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拥有协同效应的阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-12 15:29:04
本文介绍拥有协同效应的阻燃剂

让我们来认识一些拥有协同效应的阻燃剂,也就是两种或两种以上组分构成的阻燃系统,只要选择得当,其阻燃效果会优于各组分阻燃作用之和。

在阻燃技术中,越来越多的厂家选择协同阻燃,因为协同阻燃不是单纯的去提高聚合物的阻燃效率,而且可以降低阻燃系统中某些成分的含量,满足阻燃要求的前提下并能很好的控制成本。

目前,最常见拥有协同效应的阻燃剂就是卤系化合物和三氧化二锑的协效阻燃系统,但是在某些阻燃材料中,三氧化二锑也可以由氧化铁、氧化锌、硼酸锌等来替代,它们在含氯系阻燃剂的聚酰胺和环氧树脂中特别有效果,这类协效剂不仅能在气相中捕获自由基,而且还能在凝聚相中发挥作用,在阻燃材料表面形成炭层。

据以往的经验来看,拥有协同效应的阻燃剂中对于脂肪族氯系阻燃剂,最有效的协效剂就是三氧化二铁,它在某些塑料的协效效果甚至优于三氧化二锑。以氧化锌为一些卤系阻燃剂的哦协效剂,可赋予阻燃基材很高的CTI(漏电径迹指数)值。将锡酸锌、钼酸锌和硅酸锌与硼酸锌复合物用为卤系阻燃剂的协效剂时,就提高某些塑料的UL94阻燃级别及CTI值两方面,均优于三氧化二锑。

将三氧化二锑与硼酸锌并用时,可以减缓阻燃材料的阴燃,并改善阻燃材料的色泽。

阻燃聚苯乙烯、ABS及其他某些塑料中的卤系阻燃剂,可采用氧化锑-无机硅酸盐复合物为协效剂,不但成本低廉,而且色调强度低。另外,锑化合物、镁化合物-锌化合物复合物作为协效剂时,既能提高阻燃效果,又能抑烟。

硬脂酸锌/滑石粉/铁化合物是一种低烟协效剂,加入适量的这种协效剂,可以使得某些含卤阻燃塑料的最初4min的烟密度从300下降到100,透光率从0.01%提高至0.1%。

某些塑料HIPS及ABS中,溴阻燃剂与氯阻燃剂之间也存在协同效应,例如,采用脂肪族氯系阻燃剂与十溴二苯醚的混合物来阻燃ABS,二者的比例为1:1时,ABS的氧指数达到40以上。



磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)

工业制法有三种:三氯氧磷与氯乙醇反应;三氯化磷与氯乙醇反应再氧化;三氯氧磷与环氧乙烷反应(工业常用方法)。

1、三氯氧磷和环氧乙烷以偏钒酸钠为催化剂,在50℃反应,反应物经中和、水洗、真空脱水脱低沸物,即得成品。也可用氯乙醇做原料,与三氯氧磷或三氯化磷反应来制造磷酸三(2-氯乙基)酯。

2、将326 kg三氯氧磷和1.0 kg偏钒酸钠投入反应釜中。充氮驱尽反应釜中的空气,在真空下通入650 kg环氧乙烷,于45~50 ℃下搅拌2~3 h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水。得成品。

3.将三氯氧磷和偏磷酸钠投入反应釜中。充氮驱尽空气,在真空下通入环氧乙烷,于45~50℃下搅拌2~3h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水得成品。

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%.


由于多种类型的磷化合物有阻燃作用,因而研究者们对磷化合物作环氧树脂阻燃剂的实际应用与机理做了大量的研究。很多专利称磷与溴有协同效应,但经过仔细的研究表明,磷化合物与溴化合物同时使用对阻燃确有好的效果,但不一定是协同效应。

一些报道表明:作为反应型阻燃剂有机磷二元醇或三元醇与含溴阻燃剂并用确实能收到显著的效果。在整个反应型阻燃剂使用增长率不大的情况下.这种磷—溴体系的反应型阻燃剂在用于环氧树脂印刷电路板时,有其显著的优越性:它的尺寸稳定性好.耐热性好.还可以大幅度减少溴的用量。

例如.原来需要52份四溴双酚A的配方,由于加入35份含磷的二元醇或二元醇,前者的用量可减少到28份而仍能达到UL—94V—0级的要求。在焊接温度(约300℃)下的热稳定性可从2.5min增加到5.0min。

协同效应为一种物理化学现象,又称增效作用,是指两种或两种以上的组分相加或调配在一起,所产生的作用大于各种组分单独应用时作用的总和。而其中对混合物产生这种效果的物质称为增效剂(synergist)。协同效应常用于指导化工产品各组分组合,以求得最终产品性能增强。

据报道,P含量为30.5%的APP与季戊四醇并用具有更高的阻燃性。同时AP与金属氧化物(如二氧化锰)、无机填料(沸石)及其它阻燃剂均具有良好的协同效应。

少量的阻燃增效剂可使氢氧化铝填充材料性能有明显的改善,如抑制滴落、改善机械性能。与氢氧化铝能起到协同作用的无机阻燃增效剂范围很广,主要有金属氧化物与硼酸锌、磷系化合物(红磷、磷酸酯)、硅系化合物、金属硝酸盐(硝酸铜、硝酸银)、聚磷酸铵等。

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