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有机系阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-12-29 15:59:06
由于普通的膨胀型阻燃剂易吸潮,添加量大,同塑料的相容性差,所以还需要对其改性以提高其与塑料的相容性或让其与具有协同作用的物质共用,以提高阻燃效果。

在各类阻燃剂中,磷类有机系阻燃剂占有重要地位。对有机磷系阻燃剂的研究起始于本世纪初,磷类有机系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点,符合阻燃剂的发展方向,具有较好的发展前景。磷类有机系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机磷盐和氧化磷,还有磷杂环化合物及聚合物磷(膦)酸酯等,但应用最广的是磷酸酯和膦酸酯。

由于早先已工业化的有机磷阻燃剂存在挥发性大、热稳定性不佳以及磷卤阻燃剂毒性等问题,近年来国内外有大量新型有机磷类阻燃剂被研发,且部分已经工业化。此外,以氮、 硅作为阻燃元素的阻燃剂以其高效、低烟、低毒、绿色环保等优点也受到了人们的广泛关注。

因此在有机磷阻燃剂分子设计中,把氮元素或硅元素引入其中而得到的磷 - 氮阻燃剂或磷 - 硅阻燃剂往往可以发挥两者的协同阻燃作用。BDP和RDP是近年来开发出的新型无卤环保有机磷类阻燃剂。

与传统有机磷阻燃剂相比,它们具有分子量大、热稳定性高、挥发性低以及阻燃效率高等特点。BDP在热稳定性及水解稳定性方面比RDP略为优越,作为添加型阻燃剂,主要用于热塑性工程塑料如PC/ABS共混物、 聚乙烯及泡沫聚氨酯中,表现出十分优异的阻燃效果。

有机硅阻燃剂是一种新型高效、低毒、防熔融滴落、环境友好的无卤阻燃剂,也是一种成炭型抑烟剂。有机硅阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外,还能改善基材的加工性能、耐热性能等。目前,有机硅阻燃剂主要有硅树脂阻燃剂和聚硅硼氧烷阻燃剂。阻燃的方法可以是直接将有机硅阻燃剂加入到塑料中,也可以是将一些带官能团(如端羟基、氨基或环氧基)的聚硅氧烷链段嵌入到一些聚合物中。

硅树脂是以Si-O-Si为主链,硅原子上连接有机基的交联型半无机高聚物。硅树脂分子的侧基为氢键或有机基时称为纯硅树脂。硅树脂具有优良的耐热性、耐候性、阻燃性和电绝缘性等。

聚硅氧硼烷是指分子主链上包含Si-O-Si键、Si-O-B键和B-O-B键的聚合物。将硼元素以化学键的形式与硅氧烷形成共聚物,可实现B和Si在同一分子链上的协同阻燃作用。


磷酸三苯酯tpp生产工艺

三氯氧磷直接法(热法)和三氯化磷间接法(冷法)。

(1)热法  将苯酚溶解在吡啶和无水苯溶剂中,在不超过10℃以下,缓缓加入三氯氧磷,然后在回流湿度下反应3-4h,冷却至室温后,反应物经水洗回收吡啶,用于燥硫酸钠脱水,过滤除硫酸钠,常压下蒸馏回收苯;减压蒸馏收集243-245℃/1.47KPa的馏分,经冷却、结晶、粉碎即得成品。

 ( 2 )冷法  将苯酚溶解在吡啶和无水苯溶剂中,然后于40℃下滴加三氯化磷生成,继续在70℃下通入氯气生成二氯代磷酸三苯酸,再于80℃下进行水解生成磷酸三苯酯。水解物经水洗、碱中和、浓缩后进行减压蒸馏得成品。精制方法:常含有苯酚、磷酸和酸性磷酸苯酯等杂质。用乙醇或乙醇与溶剂汽油的混合液进行重结晶精制。


典型的有机硅阻燃剂如:TGPS(二氯二甲基硅烷改性树脂)、CPQS(双环笼状含磷四配位硅)。

氮系阻燃剂的研究起步较晚,目前使用的品种不多,主要为添加型,常用的氮系阻燃剂有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸(MCA)等。氮系阻燃剂作为一种新型高效的阻燃剂,近年来在国内外得到广泛研究和重视。根据目前已有文献报道,单独使用氮系阻燃剂阻燃效果不佳,但与含磷阻燃剂结合而成的膨胀型阻燃剂体系,其阻燃效果就很好。

无水碳酸镁阻燃剂合成方法简单,可在常温常压下生产,是有望替代氢氧化铝、氢氧化镁的无机阻燃剂。无机阻燃剂是无卤阻燃剂中的一个重要类型,其中,氢氧化铝和氢氧化镁两种阻燃剂占据着重要位置,这两者的阻燃机理都是在达到热分解温度时迅速分解、吸热降温、释放出水蒸气灭火。

而无水碳酸镁阻燃剂的特点是,除了具有单位质量吸热量更大的特点外,它释放的是具有灭火作用的二氧化碳气体。使用无水碳酸镁作阻燃剂,如同聚合物基体材料携带了一个二氧化碳灭火器,释放出的二氧化碳在燃烧基材四周形成了一个“二氧化碳气膜”,隔离了助燃空气。从这一特性来讲,无水碳酸镁阻燃剂适用于电绝缘性能要求更高的场合,如电线电缆等。

沈兴强调,目前市场上简称的所谓碳酸镁产品,除了天然的菱镁矿碳酸镁以外全部都是水合碱式碳酸镁。在现有的国内外水合碱式碳酸镁生产工艺中,只有他们开发的这项技术才可以制得单一物相组成的无水碳酸镁。

采用了首创的氨和二氧化碳作为原料的全循环工艺路线,最大限度地减少了原材料的消耗;生产的无水碳酸镁为含氧化镁≥46.8%的高纯品,除了用作阻燃剂外还可有多种用途;镁盐来源广泛、价格低廉。原料既可是菱镁矿粉或轻烧菱镁矿粉,也可是工业硫酸镁或其他工业废弃硫酸镁液,还可以是海水氯化镁或盐湖水氯镁石等。

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