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聚烯烃阻燃添加剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-18 10:46:00
目前,聚烯烃阻燃添加剂种类较多,根据不同的划分标准可将聚烯烃阻燃添加剂分为以下几类:

(1)按所含阻燃元素可将聚烯烃阻燃添加剂分为卤系、磷系、磷-氮系、硅系、锑系、硼系和铝镁系等几类聚烯烃阻燃添加剂,其中卤系聚烯烃阻燃添加剂是目前世界上产量最大的聚烯烃阻燃添加剂之一,具有添加量少、阻燃效果显著的特点,从而在阻燃领域占有重要地位。

(2)按聚烯烃阻燃添加剂组分的不同可将聚烯烃阻燃添加剂分为无机盐类聚烯烃阻燃添加剂、有机聚烯烃阻燃添加剂和有机、无机混合聚烯烃阻燃添加剂三种。其中无机聚烯烃阻燃添加剂是一种无卤聚烯烃阻燃添加剂,具有安全性高、抑烟、无毒、价廉等优点,主要包括无机水和金属化合物、锑系聚烯烃阻燃添加剂、硅系聚烯烃阻燃添加剂、无机磷系聚烯烃阻燃添加剂和可膨胀石墨等;有机阻燃主要包括卤素聚烯烃阻燃添加剂、磷系聚烯烃阻燃添加剂,该类聚烯烃阻燃添加剂因阻燃元素不同而具有不同的特性。

(3)按聚烯烃阻燃添加剂的使用方法和聚合物中的存在形态,则可分为添加型和反应型两大类,其中添加型以无机聚烯烃阻燃添加剂为主,反应型主要是有机聚烯烃阻燃添加剂。

聚烯烃阻燃添加剂阻燃的基本原理。燃烧反应一般有可燃物、氧气及一定温度三要素,且缺一不可。聚烯烃阻燃添加剂的作用机理应在材料燃烧时抑制一种或一种以上要素的产生,达到阻止或减缓燃烧的目的。

每一种聚烯烃阻燃添加剂具体的阻燃机理是不同的,但阻燃的基本原理大致是相同的,减少热分解过程中可燃性气体的生成和阻碍气体燃烧过程中的基本反应,吸收燃烧域中的热量,稀释和隔离空气,对阻止燃烧也有一定作用。聚烯烃阻燃添加剂的阻燃包括以下几个主要过程。

有些聚烯烃阻燃添加剂在加热过程中,其含有阻燃元素的化合物会发生吸热脱水、相变、分解以及其他吸热反应,降低聚合物表面和燃烧区域的温度,从而减慢高聚物的热分解速度来起到阻燃作用。

材料在燃烧过程中,会产生大量的可燃性气体,如:一氧化碳。聚烯烃阻燃添加剂的存在,能产生大量的不可燃气体,有效的稀释可燃性气体或空气,从而实现对材料的阻燃作用。

有些阻燃材料(如磷酸、硼酸)加热时熔融,在材料表面形成一层玻璃状的膜,阻碍氧的供给,同时可起隔热作用和降低可燃性气体释放量,从而产生阻燃效应。



磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(阻燃剂TDCPP)物理化学性质

外观:无色粘性液体

熔 点:-64℃

沸 点:315℃

密 度:1.512

闪 光 点:249℃

折 射 率:n20/D 1.503

比重1.490-1.510

氯含量49.5%±0.5

颜色值   Max 100

水含量    0.10%Max

粘度(25℃)1500-1800CPS

酸度(毫克KOH /克 0.10 Max

磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(阻燃剂TDCPP)用途:

该产品具有高效阻燃剂,挥发性低,热稳定性高,耐水,耐碱稳定易溶于多数有机物质,加工性能好,用塑,防潮,防静电,防拉,防压缩性能。广泛用于不饱和聚酯,聚氨酯泡沫塑料,环氧树脂,酚醛树脂,橡胶,软质聚氯乙烯,合成纤维等塑料和涂料在高温热解,可以用作乳化剂和防爆剂。



在聚合物燃烧过程中,大量生成的自由基加快气相燃烧反应。如能设法捕捉并消灭这些自由基,就可控制燃烧,起到阻燃效果。气相燃烧反应的速度与燃烧过程中产生的自由基 HO?和 H?的浓度有密切关系。

气相聚烯烃阻燃添加剂的作用主要是将这类高能量的自由基转化成稳定的自由基,抑制燃烧过程的进行,达到阻燃目的。自由基与尘埃颗粒表面接触,可能失去活性,在尘埃颗粒表面可发生下述反应:H?+O2?-HO2,在尘埃颗粒表面生成大量活性比 H?,HO?等低得多的自由基 HO2,从而达到抑制燃烧的目的。

总的看来,聚烯烃阻燃添加剂主要通过吸热冷却、稀释、形成隔热层和终止自由基链反应等途径,来实现对材料的阻燃,其中前三种为物理效应,后一种为化学效应。物理效应有吸热、稀释可燃物质和隔离空气的作用等;化学效应有炭化作用、消除自由基作用和磷酞化作用等。

无机水合金属类化合物主要有氢氧化镁[Mg(OH)2],氢氧化铝[Al(OH)3]、水滑石[Mg6Al2(OH)16CO3?4H2O]、铝酸钙[3CaO?Al2O3?6H2O]等。这类物质具有热稳定性好、阻燃、无毒、不挥发、不产生腐蚀性气体、发烟量小、不产生二次污染等优点。

氢氧化铝(ATH)是问世最早的无机聚烯烃阻燃添加剂之一,也是国际上聚烯烃阻燃添加剂中用量最大的一种。其阻燃机理是:①向聚合物中添加氢氧化铝,降低可燃聚合物浓度;②在250℃左右开始脱水,吸热,抑制聚合物升温;③分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气浓度,可阻止燃烧进行;④在可燃物表面生成Al2O3,可阻止燃烧。

但ATH有添加量大的缺点,通常需要加入50%以上才能显示很好的阻燃效果。氢氧化镁的阻燃机理与ATH 相似。与ATH相比,其热稳定性和抑烟性能都明显优于ATH。


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