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三聚氰酰胺阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-6 16:58:51
三聚氰酰胺阻燃剂具有较高的阻燃效率;主要原因是它能提供:①惰性气源,这种惰性气源可稀释氧气和高聚物分解产生的可燃气体浓度;②吸热机制,气体的生成和热对流能带走一部分热量。

使用三聚氰酰胺阻燃剂的基材遇火所产生的流滴很少。三聚氰酰胺阻燃剂均为白度很高的白色结晶粉末,因而易于着色。三聚氰酰胺阻燃剂不含离子型杂质,故能赋予被阻燃材料优异的电气性能。

三聚氰酰胺阻燃剂的阻燃机理完全不同于传统卤系阻燃剂。卤系阻燃剂一般通过气相反应(释放含氯或溴的游离基)而达到阻燃防火目的,因而对环境具有损害。

三聚氰酰胺阻燃剂则形成不可燃的惰性气体,通过特殊的化学反应和促成膨胀机理(形成防护性炭)而熄灭火焰或阻止火焰与氧气接触,达到阻燃目的。这种氮-磷协同性阻燃机理具有环保意义,使之成为替代传统卤系阻燃剂的理想环保型阻燃剂。

三聚氰酰胺阻燃剂在阻燃尼龙中所需添加量一般只为传统卤系阻燃剂的1/2,即可达到UL-94 V-0级阻燃效果,因而其应用成本极低。

三聚氰胺主要的作用是增大了熔体流动,滴落变大。由于这个原因,三聚氰胺及其衍生物的主要缺点是在玻璃纤维增强的材料中阻燃效果比在未增强材料中有所降低。

三聚氰酰胺阻燃剂不仅与磷系、溴系、锑系阻燃剂有很好的协同作用,而且还可与其他助剂复合使用。例如,氮/磷比例大约为4∶1时,就具有很好的阻燃效果,其原因是由于氮组分促进了磷的碳化作用。

三聚氰胺及其衍生物在阻燃尼龙中的应用始于20世纪70年代。在过去三十年间,人们研究了一系列三聚氰胺及其衍生物在阻燃尼龙中的应用情况。三聚氰胺及其衍生物的化学性质与PA6很相似,所以它比含卤阻燃剂和红磷更优越。

三聚氰胺本身就能使PA6、PA66、PA6/PA66混合物达到V-0级。各种卤系衍生物、金属氧化物、某些有机磷酸盐或碱金属、碱土金属在一起加入三聚氰胺,阻燃非常有效。



磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)

工业制法有三种:三氯氧磷与氯乙醇反应;三氯化磷与氯乙醇反应再氧化;三氯氧磷与环氧乙烷反应(工业常用方法)。

1、三氯氧磷和环氧乙烷以偏钒酸钠为催化剂,在50℃反应,反应物经中和、水洗、真空脱水脱低沸物,即得成品。也可用氯乙醇做原料,与三氯氧磷或三氯化磷反应来制造磷酸三(2-氯乙基)酯。

2、将326 kg三氯氧磷和1.0 kg偏钒酸钠投入反应釜中。充氮驱尽反应釜中的空气,在真空下通入650 kg环氧乙烷,于45~50 ℃下搅拌2~3 h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水。得成品。

3.将三氯氧磷和偏磷酸钠投入反应釜中。充氮驱尽空气,在真空下通入环氧乙烷,于45~50℃下搅拌2~3h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水得成品。

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%.


三聚氰胺对尼龙有良好的阻燃效果,含30%(质量分数)玻纤的PA66中加入质量分数为12%的三聚氰胺后可达UL-94V-0级(0.8mm)。在尼龙聚合过程中或聚合后,加入质量分数为30%的 MCA可使其达到UL-94V-0级且不起霜。

滑石、 二氧化钛等矿物质有利于三聚氰胺的阻燃,加质量分数为10%的三聚氰胺和质量分数为10%氧化锌可使尼龙阻燃性达UL-94V-0级,不滴落,且提高了尼龙的热稳定性。三聚氰胺的主要缺点是易

起霜,在PA6、PA66、PA6/PA66共混物表面均有此现象。这可以通过加入一种聚缩醛树脂或一种非离子表面活性剂来减少或消除,还可通过聚合来降低尼龙的加工温度(<250℃),达到消除起霜的目的。

刘长生等人采用聚丙烯接枝羟甲基丙烯酰胺作增容剂,以MCA作阻燃剂,制备了阻燃型硅灰石填充PA6/PP复合材料。该复合材料具有很好的力学和阻燃性能,当MCA与聚合物质量比为 10%时,材料的氧指数(LOI)达到31。

改进阻燃性和力学性能的尼龙混合料,它由PA6、MCA、硬脂酸、癸二酸和己二胺等组成,所制得的制品阻燃性达到UL-94V-0级,Izod冲击强度为6kJ/m2,挠曲强度为3700MPa。

近年来,研究了以三聚氰胺及其衍生物为阻燃剂的玻璃纤维增强尼龙的应用情况。并成功推出了阻燃剂Melapur 200。其基本特性是:热稳定性高,当温度为300℃时,热失重为0.20% ̄0.40%;325℃时为0.40% ̄0.70%;在100mL水中的溶解度低于0.01g;氮/磷比例约4∶1。

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