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软质PVC阻燃增塑剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-11 11:58:42
(多)磷酸酯类作为阻燃剂在聚合物阻燃应用中占据了重要的地位。用于软质PVC阻燃增塑剂主要是各种芳基磷酸酯及芳基-烷基磷酸酯。所有用作软质PVC阻燃增塑剂的磷酸酯的磷含量相近,在7.8%~8.6%之间。它们用于替代软质PVC中部分邻苯二甲酸酯和其他酯类增塑剂,可使制品的阻燃性提高,但其他性能恶化。

有文献报道,三芳基磷酸酯阻燃PVC具有较高的氧指数和弹性模量,而烷基二芳基磷酸酯阻燃PVC的氧指数和弹性模量皆较低,这是因为多芳基磷酸酯的阻燃性较高而柔顺性较低之故。而且,芳基上的烷基取代基也对磷酸酯的阻燃性和柔顺性有影响。以磷酸酯阻燃的PVC点燃时间都较短,且差别不是很大,在10~20s之间,这是因为所含磷酸酯较易挥发,且在较低温度下发生热裂解之故。

此外,K.S.Annakutty等研究了多磷酸酯对于软质PVC阻燃的效果。结果表明:PVC/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/低分子质量的磷酸酯(包括各种多磷酸酯,磷酸三乙酯TEP,磷酸三甲苯酯TCP)(50/40/10)中,多磷酸酯的存在,可以促进PVC的成炭,且成炭率随着其中磷含量的增加而增加。但是包含各种多磷酸酯的PVC在热失重数据上并没有大的不同。

热失重试验表明,TEP、TCP的存在使得PVC的行为和包含多磷酸酯的PVC不太一样,基本不会促进PVC成炭,在550℃时PVC会完全失重。另外,与TEP、TCP相比,多磷酸酯的存在可以更有效地抑制PVC的热氧化降解。所有试样的氧指数大部分处在25~27之间,和包含单磷酸酯的PVC相比,包含多磷酸酯的PVC有更好的阻燃性。在包含不同的多磷酸酯的PVC的比较中,当多磷酸酯中含有卤素时,氧指数 会更高。而烷基多磷酸酯对PVC的阻燃效果也要好于芳基多磷酸酯。另外,在磷酸酯增塑的PVC中不适于加入三氧化二锑(Sb2O3)。有文献报道,这样的配方会导致相反的协同作用,降低体系的阻燃性。




磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃剂TCPP)为无色至微黄色油状液体,溶于苯、醇、四氯化碳等有机溶剂,不溶于水和脂肪族烃,相对密度1.27-1.31,折光率1.4916(21.5),粘度58mm2/S,含氯量32.8%,含磷量9.5%,由于分子内同时含有磷氯两种元素,阻燃性能显著,同时还有增塑、防潮、抗静电等作用.磷酸三(2-氯丙基)酯其物化性能类似于TCEP,但对水和碱的反应性能较低.具有优良的阻燃性能和化学稳定性,能提高制品的耐油性、耐水性和阻燃性.

磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃剂TCPP)主要用于软硬聚氨酯泡沫,环氯树酯,聚本乙烯,醋酸纤维素,乙基纤维素树脂和酚醛塑料,及枪式泡沫填缝剂的生产.特别推荐用刚性聚氨酯泡沫中具有优良的热导及水解稳定性,特别适用于ASTM84(II),用于化合物聚氨酯泡沫和不饱和树酯及酚醛塑料在低温时具有低粘性.通常还与三氧二锑配合使用,以提高阻燃效率.

磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃剂TCPP)是用于条状﹑快状泡沫生产中的火焰阻燃剂.它是一种成本低廉的火焰阻燃剂,且具有良好的稳定性.用于阻燃聚氨酯泡沫塑料,不饱和聚酯,液态酚醛树脂,粘合剂等重要的阻燃性增塑剂。也可用在矿用运输带(特别是煤矿)、导风筒、电线电缆、蓬布、壁纸、人造革、卷布滚等。在氰酸醚或聚醚与催化剂的混合物中的储存稳定性甚佳。


含有乙烯、锑、磷酸酯的聚合物软质PVC阻燃增塑剂。在一种聚合物中,包含多种具有阻燃功效的元素,这种方法比把几种含不同元素的阻燃剂简单地混合有更好的效果,还可以有效地控制诸如增塑剂迁移、挥发之类的问题。P.Kannan等研制了一种含有乙烯、锑、磷酸酯的聚合物软质PVC阻燃增塑剂。

这是一种粉红色的稠状液体,其中包含了P、Sb、N、Br等多种元素。这种软质PVC阻燃增塑剂(Polyethy2leneStibinitePhosphateEsters)和DOP共同使用增塑PVC,可以使PVC的氧指数比使用磷酸三(邻甲)苯酯增塑后有较大提高。同时,在其中单独加入磷酸氢二胺(DAP)或氢氧化铝(ATH)后,也会改善试样的氧指数。在其中同时加入DAP、ATH和聚合物阻燃填料(FRP)后,氧指数可以从24.5提高到27.5。但是这种软质PVC阻燃增塑剂的稳定性欠佳,在80℃会发生分解,所以在使用中只能少量替代DOP。

多溴化的高分子质量烷基苯软质PVC阻燃增塑剂。传统的阻燃剂虽然对体系有阻燃作用,但是由于它还可能在一定程度上影响树脂的其他性能,所 以人们还希望找到一种更好的阻燃剂,对树脂产生尽可能小的影响。1991年有专利报道,采用多溴化的高分子质量烷基苯软质PVC阻燃增塑剂来增塑PVC。多溴化的高分子质量烷基苯作为PVC树脂的阻燃型增塑剂具有阻燃、不挥发、耐迁移的优点。对于像PVC这样的卤化树脂,添加此软质PVC阻燃增塑剂非常有效。多溴化的高分子质量烷基苯中的溴含量越高,在燃烧中产生的烟越少;同时,高溴含量对于提高体系的热稳定性也有好处。

二烷基四取代邻苯二甲酸盐(酯)软质PVC阻燃增塑剂。K.J.Drost等曾提到一种采用含碳原子数不同的有机醇和四取代邻苯二甲酸酐或四取代邻苯二甲酸合成的阻燃型增塑剂———二烷基四取代邻苯二甲酸盐(酯)。此软质PVC阻燃增塑剂不但具有良好的增塑作用,同时具有优良的抑烟性。J.F.Day等也提到采用二烷基四氯代邻苯二甲酸酯和二烷基四溴代邻苯二甲酸酯的混合物来增塑PVC。由于氯和溴有协同阻燃的作用,所以二烷基四氯代邻苯二甲酸酯和二烷基四溴代邻苯二甲酸酯两者的共同存在对于PVC的阻燃起到了很大的促进作用,试样的氧指数均在30以上。同时,增塑后的PVC,其低温柔顺性和燃烧时的发烟量均有所改善。

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