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以磷、氮为阻燃元素的阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-2-1 18:02:42
膨胀型阻燃剂系以磷、氮为阻燃元素的阻燃剂,以磷、氮为阻燃元素的阻燃剂一般不含卤素,因而也不需要采用锑协效剂。以磷、氮为阻燃元素的阻燃剂的高聚物受强热或燃烧时,表面能生成一层均匀的多孔炭质泡沫层。该泡沫层隔热、隔氧、抑烟,并能防止产生熔滴,因而具有良好的阻燃及抑烟功能。

膨胀型阻燃剂系由酸源(脱水剂)、炭源(成炭剂)及气源(发泡剂)组成。以磷、氮为阻燃元素的阻燃剂必须与被阻燃的高聚物相匹配(包括热行为、受热条件下形成的物种及其他等)才能发挥作用。

由于对材料的抑烟、减毒要求日益严格,使当今许多传统的阻燃剂面临困境,而膨胀型阻燃剂的特点正给它的发展提供了良好的机遇,据估计,膨胀型阻燃剂已成为自上世纪90年代以来阻燃剂最为活跃的研究领域之一,也被认为是实现阻燃剂无卤化很有希望的途径之一。

膨胀型阻燃剂在国内的研究很活跃,是该领域的一个研究特点。北京理工大学国家阻燃材料专业实验室欧育湘教授为首的研究组在该领域进行了大量的工作,大大推动了国内研究工作的进展。

欧育湘等合成了结构高度对称的一种新型磷酸酯化合物(简称TRIMER),该化合物作为膨胀型阻燃剂,除了具有丰富的炭源和酸源外,磷含量也很高,具有优异的阻燃效能。该化合物与APP、MA(三聚氰胺、异氰尿酸盐)按100∶32∶49的比例配制成的膨胀型阻燃剂(IFR-T)用于阻燃EVA,用量达30%时,LOI可达30%左右,阻燃性为UL-94V-0级,同时体系燃烧时的CO和CO2生成量及烟释放量减少,有效抑制有害气体和烟雾的生成,是环境友好型阻燃剂。

中山大学高分子研究所的廖凯荣等将APP与三聚氰胺共热制成改性APP(MAPP),MAPP的热稳定性较高,吸湿性较低,MAPP用于阻燃PP,取得了较好的效果。

北京化工大学的高瑜和北京燕山石化公司的张志龙将分子筛(ZEO)作膨胀型阻燃剂的增效剂,引入APP和季戊四醇的阻燃体系中,用于阻燃PE,结果表明该法显著提高膨胀型阻燃剂的阻燃效率。


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。


国外关于APP应用的研究很多,研究将APP用于聚合物的阻燃。聚氨酯是现代塑料工业中发展最快的品种之一,其特点是通过改变分子中的链结构,大幅度地改变其性能,广泛用于许多领域。我国目前应用的聚氨酯阻燃剂,大多是磷酸酯类化合物配以卤系和其他阻燃剂,只是近几年见到关于应用APP作为阻燃剂的报导。

南京理工大学的张焱等研究了APP与稀土金属(Ce2O3)并用作为聚氨酯泡沫塑料阻燃剂的情况,结果表明二者有协同效应,可提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能。

上海航天技术研究院的邹德荣、徐宇以聚氧化丙烯二醇(N220)、甲苯二异氰酸酯,一缩二乙二醇为主要原料合成聚氨酯弹性体,以联二脲(LDA)、APP为阻燃剂,发现当LDA与APP以30∶30混合时,可以获得较佳的阻燃效果。上海新风化工研究所的邹德荣、王维明研究了LDA与APP用于聚醚型聚氨酯的情况,发现LDA∶APP为1时,可以提高材料的阻燃性能,产生自熄。上世纪80年代APP已成功地用于阻燃聚氨酯,前苏联学者对此进行了综述。

法国、意大利、比利时的学者联合对APP在聚氨酯中的阻燃机理进行了研究,结果表明,APP在燃烧时促进了聚氨酯的分散并生成稳定的炭化物层,起到热屏障作用;以红外、MAS、NAR、ESR等各种方法对此层进行了分析,结果表明,APP和聚氨酯高温下发生化学反应,形成一种磷-碳多原子结构,同时这种多元大分子游离基也可以捕捉游离基从而起到阻燃作用。

阻燃不饱和聚酯树脂最近报导APP与多种阻燃剂有协同作用,它是一类理想的、经济的、友好的阻燃剂,可以满足不饱和聚酯树脂要求低烟、高水平阻燃性时的特殊要求。

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