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协同复合阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-13 16:12:40
本文介绍协同复合阻燃剂

ATH/MDH协同复合阻燃剂,使它们相互增效,取长补短,达到降低阻燃剂的用量,提高材料阻燃性能、加工性能和力学性能的目的。协同复合阻燃剂两者并用可以弥补ATH因分解温度较低而导致材料阻燃性能下降的缺陷,并且可以使复合阻燃剂在材料氧化分解过程中一直具有较好的阻燃效果。据报道,低添加量(<30%)的MDH对ATH阻燃有促进作用,特别是可以提高材料的炭化效果。

ZnCO3/MgCO3协同复合阻燃剂。B.I.D.Davis等提出了一个配方,即在采用三芳基磷酸酯阻燃增塑剂增塑PVC时,加入适当的无机填料(ZnCO3、MgCO3的混合物),进而获得较高的氧指数[19]。当三芳基磷酸酯阻燃增塑剂和Zn2CO3/MgCO3混合物共同使用时,后者可以弥补前者 在热稳定性上的缺陷,使得增塑后的PVC具有良好的阻燃性和抑烟性。

采用三芳基磷酸酯替代部分传统增塑剂(邻苯二甲酸二异葵酯DIDP)后,体系中ZnCO3/MgCO3混合物用量为10份。当采用轻质MgCO3/ZnCO3,氧指数达到33.4;而用重质Mg2CO3/ZnCO3,氧指数相对略低,为31.3。但是两值 均大于添加另外一种商用阻燃剂Ongard2的试样。在抑烟性方面,加入ZnCO3/MgCO3混合物的PVC在燃烧时的发烟量要明显少于添加相同用量的Zn2CO3或MgCO3的PVC。

近年来,我国的化工专家经实验研究出一种增强PVC阻燃性能的方法,这就是在PVC成型之前加入铝酸钙,这种方法方便简单,对增强PVC的阻燃性能效果十分明显。

铝酸钙是一种常见的无机盐,其分子式为3CaO?Al2O3?6H2O,由于在分子中含有大量的结晶水,因此一旦遇热达到一定温度时,其结晶水会被释放出来。温度在253~318℃之间,其结晶水可释放61.3%;而温度升到341~472℃之间,又可释放23.2%;温度高达538~995℃时,会将剩余的15.5%全部释放出来。因此当掺入铝酸钙的PVC 遇热燃烧时,其燃烧热很快会被释放的结晶水所吸收,从而降低了着火温度,延缓了PVC的燃烧时间。

另外,在电线着火时,由于在PVC中加入了铝酸钙,还会使放出的HCl与3CaO?Al2O3?6H2O中的Ca发生反应,生成氯化钙(CaCl2),从而减少有毒HCl的排放。同时还会改变PVC热分解的途径,使PVC在高温热分解的产物变为余炭,从而减少可燃气体的生成。



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%.


用于阻燃软质PVC的硅酸盐有两种:一种是喷雾干燥硅酸盐(IPS),一种是膨胀型硅酸盐(IPG)[1]。当采用PVC/IPS(50/50)体系(增塑剂含量27%)时,体系的最大释热速度(PRHR)和总释热量(THR)都会显著下降。

同时,人们还比较了IPG与磷酸盐P30(聚合度为1500~3000的聚磷酸胺)及硼酸锌(ZB)对PVC(增塑剂含量19%)的阻燃效果,无论是PRHR还是THR,IPG的效果均远优于P30和ZB,PVC/IPG(50/50)的THR约为PVC/P30(50/50)或PVC/ZB(50/50)的1/10,PRHR约为1/3。而为使阻燃PVC获得较好的阻燃性,IPS的用量需达到50%左右。

Sb2O5具有阻燃性的同时不会影响材料的透明性,但不能和经常使用的金属皂类稳定剂共同使用,所以,如何扬长避短成了Sb2O5使用中的一个问题。采用Sb2O3胶状包覆Sb2O5可以有效解决这一问题。当Sb2O3胶状包覆Sb2O5后,后者不会和金属皂类稳 定剂发生副反应,材料的热稳定性没有受到影响。Sb2O3和Sb2O5可以同时和PVC中的氯产生协同 作用,提高PVC的阻燃性。

近年来,复合阻燃剂成为了现代阻燃剂发展的趋势之一。赵端荣等报道了Sb2O3-ZnSn(OH)6-ZnNH4PO4阻燃体系的研究成果。在PVC中分别添加Sb2O3-ZnSn(OH)6、ZnSn(OH)6-ZnNH4PO、Sb2O3-ZnNH4PO4二元体系协同阻燃剂,及Sb2O3-ZnSn(OH)6-ZnNH4PO4三元体系协同阻燃剂,发现:

①在二元体系中,Sb2O3与ZnSn(OH)6、ZnNH4PO4复配表现为正的协同作用,ZnSn(OH)6与ZnNH4PO4复配则表现为负的协同作用。

②三元体系中,Sb2O3、ZnSn(OH)6、ZnNH4PO4对PVC的氧指数影响很大,当PVC中加入阻燃剂的总量不变时,ZnNH4PO4的含量增加时氧指数降低,而Sb2O3和ZnSn(OH)6的含量增加时氧指数增加。

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