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无卤阻燃剂中的无机阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-19 12:58:32
20世纪50年代初期,Hooker化学公司用反应性单体氯菌酸研制出阻燃不饱和聚酯,这一研究工作开辟了阻燃领域的新途径,随后新的含溴和(或)含磷的反应型阻燃单体不断出现。

自1986年以来,阻燃领域内开展了多溴二苯醚类阻燃剂的毒性与环境问题的争议,促进了十溴二苯醚类新型替代品的研究与开发。但是随着对阻燃要求的提高和环保意识的增强,阻燃剂的无卤化、 抑烟及减毒已经成为当前和今后阻燃剂研究领域的前沿性课题。目前国内外在该领域已经开展了大量的研究工作。21世纪的新型阻燃剂必将会是无卤、高效、低烟、低毒、多功能的复合型阻燃剂。

无卤阻燃剂中的无机阻燃剂之氢氧化铝:氢氧化铝[Al(OH)3],其用量占阻燃剂使用总量 的40%以上。Al(OH)3本身具有阻燃、消烟、填充三个功能,因其不挥发、 无毒,又可与多种物质产生协同阻燃作用,被誉为无公害无机阻燃剂。

但是,Al(OH)3有添加量大的缺点,通常需要加入50%以 上才能显示很好的阻燃效果。为了克服这一缺点,可采用改进造粒技术,向超细化方向发展,使粒度分布变窄;改进包覆技术以改善其在聚合物中的分散性;用大分子键合方式处理等方法进行。

无卤阻燃剂中的无机阻燃剂之氢氧化镁:氢氧化镁[Mg(OH)2]是目前发展较快的一种添 加型阻燃剂,低烟、无毒,能中和燃烧过程中的酸性、腐蚀性气体,故是一种环保型绿色阻燃剂。其阻燃机理与Al(OH)3相似。与Al(OH)3相比,Mg(OH)2的 分解温度比Al(OH)3高100 ̄150℃,可用于加工温度高于250℃的工程塑料的阻燃,且还有促进聚合物成炭的作用,但要达到一定的阻燃效果,添加量需要在50%以上,对材料的性能影响很大。为减少聚合物中Mg(OH)2的添加量,一种办法是将Mg(OH)2颗粒细微化,另一方法是采用包覆技术对Mg(OH)2表面进行改性,以提高其与聚合物的相容性。

无卤阻燃剂中的无机阻燃剂之红磷:红磷是一种性能优良的阻燃剂,具有高效、抑 烟、低毒的阻燃效果,但易吸潮、氧化、并放出剧毒的气体,粉尘易爆炸,呈深红色,因此使用受到很大的限制。为了解决上述这些缺点,对红磷进行表面处理是研究的主要方向,其中微胶囊化是最有效的方法。


磷酸三苯酯阻燃剂tpp具有良好的透明性、柔软性以及抗菌性,具有耐水、耐油、电绝缘性好和相容性好的优点。主要用于纤维素树脂、乙烯基树脂、天然橡胶和合成橡胶的阻燃增塑剂,也可用于三乙酸甘油酯薄酯和软片、硬质聚氨酯泡沫、酚醛树脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。


目前国际市场上已经有多种型号的微胶囊红磷产品,国内也进行了大量的研究,一般使用氢氧化铝、金属硫酸盐、合成树脂为包囊壁材,但是推向市场的并不多。今后红磷表面处理发展方向为:一是通过对包囊的囊材进行改性,使其同时兼具热稳定、增塑和阻燃等功能,发展多功能的微胶囊红磷阻燃剂;二是研究各种阻燃剂与红磷阻燃剂的有效复配关系,并使之微胶囊化,增加阻燃效果,提高材料力学性能;三是红磷具有抑烟效果,可以寻找合适的消烟剂与之进行复配,火灾中抑烟比防火更为重要,促进发展消烟技术。

无卤阻燃剂中的无机阻燃剂之可膨胀石墨:可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃 剂,它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理,然后经水洗、过滤、干燥后,再在900 ̄1000℃下膨化制得。可膨胀石墨膨胀的初始温度为220℃左右,一般在 220℃开始轻微膨胀,在230 ̄280℃迅速膨胀,之后体积可达原来的100多倍,甚至280倍。

可膨胀石墨在阻燃过程中主要起到以下作用: (1)在高聚物表面形成坚韧的炭层,将可燃物与热源隔开;(2)在膨胀过程中大量吸热,降低了体系的温度;(3)在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子,促进 脱水碳化,并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应。可膨胀石墨与磷化合物、金属氧化物复合使用,能产生协调作用,加入少量就能达到阻燃目的。

无卤阻燃剂中的无机阻燃剂之聚磷酸铵(APP):聚磷酸铵是一种性能良好的无机阻燃剂,是目 前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域,其外观为白色粉末,分解温度>256℃,聚合度在10 ̄20之间为水溶性的,聚合度大于20的难溶于水。APP比有机阻燃剂价廉、毒性低、热稳定性好,可单独或与其他阻燃剂复合用于塑料的阻燃。高温下,APP迅速分解成氨气和聚磷酸,氨气可以稀释气相中的氧气浓度,从而起阻止燃烧的作用。聚磷酸是强脱水剂,可使聚合物脱水炭化形成炭层,隔绝聚合物与氧气的接触,在固相起阻止燃烧的作用。

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