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聚烯烃的无卤阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-21 13:46:55

聚烃类高分子材料是一种易燃材料,用其制作的电线电缆,在高压、热源等条件下容易引起火灾,而火焰会沿着电线迅速蔓延到整个电线载路。含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物具有优良的阻燃性能,曾作为阻烯材料被广泛应用。但是,火灾发生时,这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体,造成成二次危害。

为此,开发新的阻燃体系,研究燃烧时发烟量小,不产生有毒、腐蚀性气体的无卤阻燃烯烃是很有必要的。聚烯烃的无卤阻燃剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为主。这两类化合物,燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体,被称为无公害阻燃剂,在国外已得到深入的研究和广泛应用。

聚烯烃的无卤阻燃剂种类及其作用原理高分子材料的燃烧的燃烧是一个包括热、氧、可燃材料三个要素的复杂过程。从原理上讲,只要减缓或阻止其中一个或几个要素,就可达到阻燃的目的。

聚烯烃的无卤阻燃剂不但可以起到稀释可燃材料浓度的作用,更重要的是,可以通过自身吸热脱水或促使材料脱水,吸收燃烧产生的热量,降低燃烧材料表面温度,达到阻止材料继续燃烧的目的。

有些聚烯烃的无卤阻燃剂在自身脱水后形成一种不燃的隔音层或使可燃表面炭化,隔离可燃材料与空气的接触,从而起到阻燃的目的。 磷系阻燃剂磷系阻燃剂分开无机和有机磷阻燃剂。无机磷阻燃剂主要以红磷、磷酸盐及磷-氮基化合物为主;有机磷系阻燃剂主要以磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯为主。

此外,还有多种磷取代基的化合物、多聚物、齐聚物以及多种磷-氮键化合物,故磷系阻燃剂种类非常多。磷系阻燃剂是弱的火焰抑制剂,对聚合物阻燃作用主要以凝聚相阻燃为主。磷系阻燃剂在凝聚相方面的阻燃作用在于磷系化合物受热后首先分解为磷酸,磷酸是一种很好的脱水催化剂,办公而促使聚合物脱水炭化。


,继续在70℃下通入氯气生成二氯代磷酸三苯酸,再于80℃下进行水解生成磷酸三苯酯tpp。水解物经水洗、碱中和、浓缩后进行减压蒸馏得成品。


在受强热时,磷酸聚合为聚磷酸,它是一种更强的脱水催化剂。磷酸脱水后所生成的焦炭层呈石墨状,能隔阻内部聚合物与氧化接触,焦炭层导热性差,使聚合物与热源隔绝,减缓了热分解,从而起到阻燃的作用。

膨胀型多聚磷酸铵是近年研究较多的一种阻燃剂。其阻燃机理是:燃烧时,膨胀型阻烯剂和各组分之间发生一系列化学反应,并在聚合物表面形成一泡沫炭层,此层在凝聚相中不但能隔热、隔氧及防熔滴,而且还可改善磷系阻燃剂发烟量大缺点。日本将这种膨胀型阻燃剂用在聚烯烃类化合物中取得很好的效果,并有多项专利相继问世。其中,Kanaoka,Kunio等的专利表明,采用聚磷酸铵阻烯剂对乙烯—丙烯共聚物进行阻燃,可使氧指数达到31.3。

中山大学的廖凯等人以多聚磷酸铵为阻燃剂,在发兆剂三聚氰胺和成炭剂季戊四醇的协同下,对电线电缆用聚丙烯的阻燃进行了研究,表明它是聚丙烯类电缆阻燃很好的无卤低烟阻燃剂。北京理工大学的欧育湘新近采用了一种在红磷协效剂协同作用下的无卤膨胀型石墨阻燃剂,对聚丙烯的阻燃有很好的阻燃效果。

张志龙等人在膨胀型阻燃剂中加入成炭促进剂后发现它对聚乙烯也有很好的阻燃作用。聚磷酸铵阻燃剂也存在一些问题,如与高分子材料结合性较差,在制品中容易渗出而降低阻燃性,而且聚磷酸铵在250℃受热分解,难以满足聚合物在较高温度下加工的工艺要求。

高聚物的阻燃技术,当前主要以添加型溴系阻燃剂为主,常用的有十溴二苯醚、八溴醚、四溴双酚A、六溴环十二烷等,其中尤以十溴二苯使用量为最大,溴化环氧树脂由于具有优良的熔流速率,较高的阻燃效率,优异的热稳定性和光稳定性,又能使被阻燃材料具有良好的物理机械性能,不起霜,从而被广泛地应用于PBT、PET、ABS、尼龙66等工程塑料,热塑性塑料以PC/ABS塑料合金的阻燃处理中。

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