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聚乙烯(PE)用阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-12 14:51:05
聚乙烯(polyethylene ,简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上,也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100~-70°C),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性优良。

聚乙烯是用途广、用量大的热塑性塑料,其制品具有广泛的用途,不仅可制作各种生活用品,还可制造冷藏库部件、电气零部件、管材、薄膜等工业制品。

大多数聚合物如聚乙烯都易燃烧,燃烧时不仅发出火焰,而且还散发出有毒气体和烟尘,使其相当长一段时间在建筑、汽车、船舶、电气工业等方面的应用受到了限制。70年代,主要塑料生产国,如美国、西德等国都定有严格的法规,要求在很多场合使用的塑料制品一定要具有自熄性,否则就禁止使用。

为扩大塑料制品的应用,人们采用能阻缓塑料燃烧的助剂(称为阻燃剂)添加到塑料中去。在美国,阻燃剂产量位居助剂产量的第二位,仅次于增塑剂。聚乙烯燃烧热高,若不阻燃,很多场合就不能使用,如电线、电缆、煤矿运输等方面,因此研究聚乙烯(PE)用阻燃剂具有十分重要的意义。

聚乙烯(PE)用阻燃剂机理比较复杂。按一般观点,聚乙烯(PE)用阻燃剂的作用4类:

(1)与塑料的分解产物相结合产生一种可闷熄火焰的气体。例如,氧化锑(Sb2O3)与PVC中放出的HCl反应后生成了三氯氧化锑气体将氧隔绝,达到熄火的效果。此机理称为卤锑并用。

(2)通过吸收塑料燃烧时产生的热量,以降低温度来减缓燃烧速度。如含Al(OH)3(水合氧化铝)的聚乙烯(PE)用阻燃剂,每分解1mol,就要吸收150.48kJ的热量,从而减缓了其燃烧速度,以达到阻燃的目的。

(3)提供一种与氧气隔绝的涂层。如磷酸酯,在燃烧时形成偏磷酸,并聚合成多聚合态层,隔绝氧气,达到阻燃效果。

(4)能产生阻止燃烧反应的游离基,与塑料生成燃烧性能差的产物。塑料燃烧时,所产生的自由基HO#与碳氢链发生反应,生成新的羟自由基HO#循环下去,延续燃烧。如若燃烧时有放出HCl的环节,能中和掉羟自由基HO#,而使燃烧终止。含卤有机化合物阻燃即此机理。



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。


为达到阻燃效果,要求具有工业实用价值的聚乙烯(PE)用阻燃剂必须具备的条件为:(1)不降低聚合物的使用性能,如强度、耐热性等。与树脂相容性好,易于均匀分散;(2)分解温度不应太高,在加工温度下又不致分解;(3)耐久性好,长期不分解,不逸出;(4)来源广泛,价格低廉。

聚乙烯由于氧指数低、易燃、燃烧热高,应用于电线、电缆、煤矿等领域时使用受限,因此对其阻燃性能要求越来越高,如无卤、低烟、低毒等。

通常阻燃剂分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。以往采用的含卤有机阻燃剂,在燃烧时发烟量大,且放出有毒气体,给消防工作带来困难。若改用无机阻燃剂氢氧化铝,虽无毒低烟,但添加量要达到60%以上,且使聚乙烯的加工性、力学性能都变差。因此,当前的研究方向是得到填充量较低、阻燃效果好,且无卤、低烟、低毒的无机阻燃体系。

单用氧化锑几乎没有阻燃效果,而单用卤化物用量又很大,故常以二者联合使用,构成一种特别有效的阻燃体系。这种体系最适宜的配比是1mol锑加3mol的卤化物。应用最多的卤化物是含溴和含氯的有机化合物,其中溴化物效果更好,但氯化物价格低廉,性能稳定,故应用更广泛。

由文献可知:(1)含卤阻燃剂与Sb2O3有很好的协同作用,而氢氧化铝作为一种无毒无害、价格便宜的阻燃剂,有其阻燃和降低系统温度的作用。其三元复合阻燃体系FR)3B(双三溴苯氧基乙烷)/三氧化二锑/氢氧化铝阻燃剂,可用于HD聚乙烯塑料,且具有良好的阻燃效果;(2)C聚乙烯也是一种含氯的高分子材料,与HD聚乙烯有良好的相溶性。因此C聚乙烯与上述三元阻燃体系共用可减少FR)3B和Sb2O3的用量,以降低成本。即C聚乙烯也可作为HD聚乙烯阻燃剂,以满足一般要求。

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