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添加型无卤阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-10-25 11:44:30
添加型无卤阻燃剂是新的阻燃体系,燃烧时发烟量小,不产生有毒、腐蚀性气体。

添加型无卤阻燃剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为主。这两类化合物,燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体,被称为无公害阻燃剂,另外还有硅系阻燃剂及氮系阻燃剂等几类新型的添加型无卤阻燃剂。

阻燃是个沉重的话题。含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物具有优良的阻燃性能,曾作为阻烯材料被广泛应用。但是,火灾发生时,这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体,造成成二次危害。添加型无卤阻燃剂就是在材料中加入相适的无卤阻燃剂来达到这一目的的。

磷氮系无卤阻燃剂还包括膨胀型无卤阻燃剂,它主要通过凝聚相发挥作用。在较低温度下,由酸源产生能酯化多元醇(碳源)和可作为脱水剂的酸;在稍高的温度下,酸与多元醇(碳源)进行酯化反应,而体系中的胺则作为此酯化反应的催化剂,加速反应进行;体系在酯化反应前或酯化过程中熔化;反应过程中产生的水蒸汽和由气源产生的不燃性气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡。

磷系阻燃剂主要有磷酸酯、膦酸酯、及氧化膦以及杂环类等。 1、磷酸酯。磷酸酯阻燃剂属于添加型阻燃剂。由于其资源丰富价格便宜应用十分广泛。磷酸酯是由相应的醇或酚与三氯化磷反应然后水解制得。

市场上已经开发成功并大量使用的磷酸酯阻燃剂有磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三异丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯等。磷酸酯的品种多用途广但大多数磷酸酯产品为液态耐热性较差且挥发性很大与聚合物的相容性不太理想。



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%.


为此国内外开发出一批新型磷酸酯阻燃剂如三(1-氧代-1-磷杂-267-三氧杂双环[222]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯Trimer及1-氧-4-羟甲基-267-三氧杂-1-磷杂双环[222]辛烷(PEPA)。

Trimer的特点是结构对称磷的含量达21.2%PEPA的含磷量为17.2%。这两种磷酸酯阻燃剂为白色粉末。热稳定性非常好且与聚合物有很好的相容性。

膦酸酯阻燃剂是很有发展前途的一种阻燃剂由于膦酸酯分子中存在C-P键所以其稳定性非常好有非常好的耐水性、耐溶剂性。

国内也对膦酸酯进行了研究合成出的膦酸酯有NN-对苯二胺基2-羟基二苄基膦酸四乙酯、甲基膦酸二甲酯DMMP其中DMMP是近年开发出来的一种添加型阻燃剂。DMMP是以亚膦酸三甲酯为原料在催化剂作用下发生异构化反应经过分子重排制得。

DMMP最显著的特点是含磷量高达25%阻燃效果非常好添加量为常用阻燃剂的一半时就能发挥同样的功效。

氧化膦的水解稳定性优于磷酸酯是一种稳定性极高的有机膦化合物可用作聚酯的阻燃剂阻燃聚酯色泽好机械性能好。该类阻燃剂分为两大类一类是添加性另一类是反应性。近年来人们在高相对分子量的均聚物中引入三芳基氧化膦单体制备阻燃型工程塑料已经成为研究的热点。用含有活性官能团的氧化膦单体掺入共聚可以制造阻燃聚酯、聚碳酸酯、环氧树脂和聚氨酯等通过反应将含磷单体结合到合成材料的分子链上赋予材料永久的阻燃性而且不会渗出。

有机磷杂环化合物是近年来阻燃剂研究中非常活跃的领域之一主要有五元环、六元环及螺环类化合物。其中五元磷杂环阻燃剂品种较少一般用于聚酯和聚酰胺及聚烯烃的阻燃六元杂环在磷杂环阻燃剂中占据主导地位主要有磷杂氧化膦、磷酸酯、笼状磷酸酯、膦酸酯和亚磷酸酯等可用于聚酯、环氧树脂和聚氨酯等多种材料的阻燃处理。

磷螺环阻燃剂大多数由季戊四醇与磷化合物反应制得分子中一般都含有大量碳含有2个磷原子含磷量高阻燃效果好可作为膨胀型阻燃剂在材料中起到增塑、热稳定和阻燃的作用。

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