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无机阻燃剂发展方向

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-11-24 11:30:56
无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性和有毒气体等特点,且价格便宜,无机阻燃剂占各类阻燃剂一半以上。主要品种有:氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化钼、氧化锆、钼酸铵、硼酸锌等,其中氢氧化铝(ATH)占无机阻燃剂的80%以上。但由于无机阻燃剂的阻燃效果差,添加量大,须采用新技术。无机阻燃剂发展方向包括超细化、表面改性、大分子键合等。

无机阻燃剂发展方向之表面改性。无机阻燃剂具有较强的极性与亲水性,同非极性聚合物材料相容性差,界面难以形成良好的结合和粘接。为改善其与聚合物间的粘接力和界面亲和性,采用偶联剂对其进行表面处理是最为有效的方法之一。常用的偶联剂是硅烷和钛酸酯类。

如经硅烷处理后的ATH,阻燃效果好,能极有效提高聚酯的弯曲强度和环氧树脂的拉伸强度;经乙烯硅烷处理的ATH,可用于提高交联乙烯 醋酸乙烯共聚物的阻燃性、耐热性和抗湿性。钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂可以并用,能产生协同效应。经过表面改性处理后的ATH表面活性得到了提高,增加了与树脂之间的亲和力,改善了制品的物理机械性能,增加了树脂的加工流动性,降低了ATH表面的吸湿率,提高了阻燃制品的各种电气性能,而且可将阻燃效果由V 1级提高到V 0级。

无机阻燃剂发展方向之超细化。目前,ATH的超细化、纳米化是主要研究开发方向。ATH的大量添加会降低材料的机械性能,而采用超细化的,特别是纳米级的ATH填充塑料,会起到刚性粒子增塑增强的效果。

这是由于阻燃作用的发挥是由化学反应所支配的,对于等量的阻燃剂,其粒径愈小,比表面积就愈大,阻燃效果就愈好。另一方面,超细化、纳米化的ATH,增强了界面的相互作用,可以更均匀地分散在基体树脂中,更有效地改善共混料的力学性能。如在LDPE/EVA中填充美国Solem公司开发的粒径为10μm的ATH,挤塑能力可提高40%。


磷酸三苯酯tpp是种含磷元素的无卤环保型阻燃剂,面上大多数产品为自色片状结晶,改产品为自色结晶性粉末,也更用于溶解于有机溶剂,TPP不溶于水,溶于苯、氯仿、醚和而酮,微溶于Z醇。微具芳香气味,微有潮解性,不易燃烧。熔点约50℃,受热时快速熔化成箍状,润精效果极佳,常作为阻燃增塑润精剂使用。它在许多塑料和树脂用作阻燃剂,如酚醛树脂,环氧树酯等。


在火灾中,烟是最先产生和最易致死且贻误救火时机的因素,所以当代的“阻燃”是与“抑烟”相提并论的,而且对某些塑料,如PVC而言,“抑烟”比“阻燃”更为重要。含卤高聚物、卤系阻燃剂和锑类化合物是主要的发烟源。因此除了阻燃剂的非卤化是减少发烟量的主要途径外,对PVC等含卤高聚物采用添加消烟剂是解决发烟的另一条措施。

钼化物迄今被认为是最好的消烟剂,Kegad911A是含少量锌和钼的络合物,在PVC中添加4%,聚合物的发烟量可减少1/3。由于钼化物较贵,采用硼酸锌、二茂铁、氢氧化铝、硅的化合物等与少量钼化物复配,是解决消烟问题较现实的途径,如Climax公司开发的Moly FR 201是钼酸铵和氢氧化铝的复合物,在PVC中添加5~10份,发烟量可减少43%。

微胶囊化技术可防止阻燃剂迁移、提高阻燃效力、改善热稳定性、改变剂型等许多优点,对组分之间复合与增效,以及制造多功能阻燃材料也十分有利。国内目前正在探索,如湖南塑料研究所已研制了微胶囊化红磷母料,成功应用在PE、PP、PS、ABS树脂中,阻燃效果良好。安徽化工研究院研制出的微胶囊化磷酸二溴苯酯、微胶囊化氯蜡 70等,也取得很好的效果。

交联高聚物的阻燃性能比线型高聚物好得多,因此在热塑性塑料加工时添加少量交联剂,使塑料变成部分网状结构,不仅可改善阻燃剂的分散性,还有利于塑料燃烧时产生结炭作用,提高阻燃性能,并能增加制品的物理机械性能、耐候耐热性能等。如在软质PVC中加入少量季铵盐,使其受热形成交联的阻燃材料;还可采用辐射法、加入金属氧化物和交联剂等方法使高聚物交联。

PAPPP是以苯膦酰二氯和对氨基苯酚为原料,经重氮化和界面缩聚反应制得,该化合物具有较低的分解温度和高残余量,具有良好的阻燃性;PBPPP则是以苯膦酰二氯和四溴双酚A为原料,经熔融缩聚反应合成,产品具有较高分子量、较好的热稳定性,对PET具有较好的阻燃性。

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