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无机硼化物阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-7 16:19:43
有机合成材料已广泛应用于交通运输、建筑材料、电器仪表、日用家具、室内装饰及人们的衣着住行等各个领域,可代替钢材、木材、棉纱等,在经济建设和人民生活中发挥着重大的作用。

所以无机硼化物阻燃剂已不再局限于棉织物的整理,它已开始广泛应用,如硼酸锌和氧化锑复配,无机硼化物阻燃剂可以添加到PVC、氯丁橡胶、卤化树脂、氯化聚乙烯等含卤素的树脂中,或者与含卤素的其他阻燃剂如氯化石蜡、十溴二苯醚、四溴双酚A、六溴环十二烷等一起使用于一般非卤化树脂中,如聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚酯、天然橡胶、丁苯橡胶、不饱和聚酯、尼龙、PE薄膜等的阻燃。

近年来,无机硼化物阻燃剂正逐渐引起人们的注意。其实,早在1942年,美国的Posner就申请了专利。他用硼酸和三乙醇胺的反应产物来作为纺织品的阻燃整理剂。随后又有报道,几乎有50种有机硼化合物的阻燃性质被正确估价,这其中虽然有些有机硼化合物具有良好的阻燃性,但水洗牢度是极差的,它们甚至不能承受一次温和条件下的水洗。

而那些具有硼-氮配位键的,具有苯环、硼-氮键的,环硼氮烷类,含卤芳基硼酸类的有机硼化合物被认为具有较好的水解稳定性,显示极好的开发前景。1983年前苏联合成了以下阻燃剂,分子中卤素、氮、硼元素的协同作用对阻燃性的显著影响,阻燃效果较好。

目前国内对有机硼阻燃剂的报导很少,有人将有机硼和有机磷阻燃剂复配使用,一方面,减少磷阻燃剂毒性;另一方面,提高硼阻燃剂耐水解稳定性。

从理论上分析,硼原子具有一个2Pz空轨道,可以接受孤对电子,同磷配位可以产生协同效应,同时,可以改善有机硼阻燃剂容易水解造成的不耐洗涤状况。并不是任何有机硼、磷化合物复配都可以产生协同效应,复配不当,还会产生消极作用。



中文名称:磷酸三(2-氯乙基)酯,三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)

英文名称:Tris(2-chloroethyl) phosphate

中文别名:三氯乙基磷酸酯阻燃增塑剂;;磷酸三(β-氯乙酯);2-氯乙基磷酸双(2-氯乙基)酯;三(β-氯乙基)磷酸酯;磷酸三(2-氯乙基)酯;TCEP;磷酸三氯乙酯

CAS RN:115-96-8

EINECS号:204-118-5

分 子 式:C6H12Cl3O4P

分 子 量:285.4898

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、磷协同作用的先决条件是硼、磷相互接近到一定距离才会形成配位键,这样才有可能产生阻燃协同效应。如硼酸三丙酯和磷酸三氯乙酯有化学结构上的相似性,故可以产生协同效应,而硼酸三苄酯则由于苯环的空间阻碍作用而有碍于硼、磷相互靠近,从而影响了其协同效应,至于复配消效作用产生的多方原因还有待进一步探讨。

此外,他们还将硼、磷元素以最佳协同配比引入同一分子结构中合成了有机硼磷阻燃剂,提高了硼阻燃剂的耐水解性,应用于纯棉织物的阻燃整理中,比复配使用具有更好的阻燃性能。阻燃整理的织物手感要好些,燃烧时烟雾也少一些。

在实际阻燃技术中,很少使用单一的阻燃剂,而是并用数种阻燃剂或阻燃增效剂以达到协同阻燃的效果,减少阻燃剂的用量。目前已经有人指出硼和氮、卤素、磷也存在阻燃协同效应,并且对硼、磷、氮、卤协同体系机理进行了初探。

二元协同阻燃观点认为,两种作用于不同阻燃区域的阻燃剂之间有较好的阻燃协同作用。阻燃区域分为气相和凝相,一般的含磷化合物在火焰中产生磷酸---偏磷酸---聚偏磷酸,由于生成的磷酸层形成一层不挥发性的保护层,隔绝空气,产生了阻燃效果。

此外,聚偏磷酸有强力的脱水作用,使纤维素炭化,而炭化膜也起到了隔绝空气的作用。有机硼阻燃剂在燃烧过程中产生硼酸酐或硼酸,硼酸在热裂解时形成类似的玻璃状的熔融物覆盖在织物上,促使织物直接氧化成二氧化碳。减少可燃气体一氧化碳的生成,且阻燃玻璃体的产生可阻止可燃性气体向外扩散,从而达到阻燃的目的。

若阻燃剂中含氮、卤素,它们受热时能释放出难燃烧气体NH3、HX等,稀释了空气中氧的浓度,用来隔断氧气而起到阻燃作用,但也应考虑氮、卤元素与硼形成化合物对阻燃性的影响。此外还需考虑硼、磷之间亦可能形成配位键,以及不同体系的B←P配键键能的大小对阻燃性也有影响。

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