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硼酸系阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-5 16:39:53

在常规情况下,纤维素的主要热解产物是左旋葡聚糖,再进一步分解产生一氧化碳、烷烃、乙醇、乙醛等。加入硼酸系阻燃剂之后,硼酸系阻燃剂在火焰中熔化,沿纤维形成玻璃体外层,隔绝氧气和热的传播。

凝相中的硼和纤维素中的羟基反应,生成硼酸酯,从而抑制了左旋葡聚糖的形成,使可燃性气体大大减少。此外,硼酸还能促使乙醇脱水。因此当硼酸盐与纤维素一起热分解时、往往有大量的碳生成。

硼酸系阻燃剂主要作用机理为:生产粘稠玻璃状物质---物理覆盖作用;凝聚相促进成炭作用;分解脱水,吸热;气相阻燃(三卤化硼)。硼酸系阻燃剂主要在凝相中发挥阻燃作用,在气相中仅对某些化学反应和卤化物才表现出阻燃作用。

主要包括以下几个方面:⑴硼酸盐熔化、封闭燃烧物表面,形成玻璃体覆盖层,起隔绝作用; ⑵在燃烧温度下放出结合水,起冷却、吸热作用; ⑶改变某些可燃物的热分解途径,抑制可燃性气体生成。

硼酸锌的阻燃机理:硼酸锌一般与卤素阻燃剂(RX)混合使用,以达到更好的阻燃效果,当接触火源时,生产气态卤化硼、卤化锌,并释放出结晶水。

2ZnO·3B2O3·3.5H2O+22RX→2ZnX2+6BX3+11R2O+3.5H2O

同时燃烧时产生的HX继续与硼酸锌反应生成卤化硼和卤化锌。

2ZnO·3B2O3·3.5H2O+22RX→2ZnX2+6BX3+14.5H2O

上述反应产生的卤化硼和卤化锌可以捕捉气相中的活性自由基:HO·和H· ,干扰中断 然绕的链式反应,在固相中能促进生成致密而且坚固的炭化层,同时在高温下硼化物在可燃物质表面形成玻璃状固体融状物包覆在物质表面,起隔绝氧气和热量的作用。



磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)

外观:纯净的磷酸三(2-氯乙基)酯为无色或淡黄色油状透明液体,具有淡奶油味。

折光率(n20D)1.4731

沸点194℃,闪点225℃

凝固点-64℃

分解温度240-280℃

粘度38-47厘泊(20℃)

磷含量10.8%

氯含量37.3%,与一般有机溶剂(如醇、酮、芳烃、氯仿等)相溶,不溶于脂肪族烃,几乎不溶于水、且水解稳定性良好,在碱性溶液中有少量分解,本品无明显腐蚀性。

磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)用途

1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有极佳的阻燃性,优良的抗低温性及抗紫外线性,其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧,但移走火源则即刻自熄。以本品为阻燃剂不但可提高被阻燃材料的材料级别,而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗静电性。常用于阻燃以硝基纤维和醋酸纤维为基材的油漆涂料,不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂等,也可用于软质聚氯乙烯的增塑阻燃剂。本品用于不饱和聚酯添加量为10%~20%,在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚为原料)中可为10%左右,在软质聚氯乙烯中用作辅助增塑阻燃剂时为5%~10%。阻燃剂、铀、钍、钚、锝等稀有金属的分离溶剂或萃取剂。

2.本品广泛用于化纤织物、醋酸纤维素作阻燃剂,除具有自熄性外,还可改善耐水性、耐寒性及抗静电性。一般用量5~10份。本品为合成材料的优良阻燃剂,兼具有良好的增型作用,广泛用于醋酸纤维素、硝基纤维清漆、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛树脂等,所制得的产品除具有自熄性外,还可改善制品的物理性能,制品手感柔软,也可称为石油添加剂和稀有元素的萃取剂,并且还是阻燃橡胶输送带的主要阻燃材料,一般添加量为5%~10%。

3.用作添加型卤代磷酸酯类阻燃剂和增塑剂。分子中同时含磷和氯,阻燃效果显著,不易挥发及水解,对紫外线稳定性好。适用于酚醛树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纤维素涂料的阻燃剂、聚氯乙烯阻燃性增塑剂、金属萃取剂、汽油添加剂及聚酰亚胺加工助剂等。能够改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗静电性。参考用量5%~20%.


硼酸锌在300℃以上时陆续释放出大量结晶水,起到吸热、降温和消烟的作用。在气相中,硼酸盐和卤代有机化合物结合,产生气态的三卤化硼,它在火焰中放出卤化氢,对阻止高活性自由基之间的连锁反应,对抑制燃烧的进行等有催化作用,此外,硼和许多硼的氧化物对含碳化合物的氧化反应有抑制作用,是良好的阻氧化剂。在一个自发进行的氧化过程中,自由基的增殖步骤可表示如下:

R·+O2→RO2·

RO2·+RH→ROOH+R·

这两个反应构成了链反应。有偏硼酸存在时,裂解的过氧基被消除,它与偏硼酸互相作用,生成氧、过氧化氢和偏硼酸酯。在通常的反应温度下,硼几乎完全以偏硼酸和偏硼 酸酯的形式存在。由于它们消除了氧化反应裂解产生的过氧基RO2·,加速了链终止反应,从而使总氧化反应速率减慢。

目前国内外已开发的硼酸锌阻燃剂产品主要有4种:超细硼酸锌、热稳定性硼酸锌(市售有3种,商品名分别为XP2187、Fire Brake 415ZB2233)、脱水硼酸锌(XPI2187)和高含水硼酸锌(XPI2213)[5]。1990年报道的美国硼砂公司的硼酸锌新产品是平均粒径为2~4μm;1992年,硼砂公司又报道了一种硼酸锌新产品,其失水温度为413℃(比标准硼酸锌约高110℃),因而可用于加工温度极高的工程塑料,如聚酮、砜和聚醚亚胺等。Flam tard Z10粒径为1.0μm,是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)良好的余火消除剂; Flam tard Z15粒径更小,为0.6μm,可用于高透明制品。

脱水硼酸锌XPI2187,热稳定性高,可用于在290℃加工的工程塑料、充气电线、电缆及飞机内用的层压板;另一产品XPI2213硼酸锌,其含水量高达30%,特别适用于膨胀型涂层。该公司还开发出超细硼酸锌,用于纤维,以改善材料加工性和组分分散性。

近年来推出了一种高温级硼酸锌(ZB2233),可用于多种工程塑料;另一种细粒径硼酸锌(ZB2467),其平均粒径为1.5~2.0Lm。无水硼酸锌将应用于热塑性工程塑料。

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