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阻燃剂按化学组成分类

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-10 13:07:37
按化学组成的不同,阻燃剂大致可以分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂三大类。

阻燃剂按化学组成分类(一)   卤系阻燃剂

卤系阻燃剂品种最多,应用面也最广。卤系中的氟化物由于价格高、阻燃效力差,非特殊情况一般极少作阻燃剂使用。碘化物虽然阻燃效力好,但由于不稳定、易分解,而且价格高,因而也很少使用。唯有氯、溴才是作为卤系阻燃剂中最重要、最普遍的元素。

 当前由于我国氯气过剩,开发性能优良的含氯或氯—溴兼有的阻燃剂,对防止高聚物引起火灾有着无法估计的经济意义和现实意义。

 实验表明,卤系阻燃剂在单独使用时,往往很难达到理想的阻燃效果,除非增加阻燃剂的用量。可是阻燃剂用量加大,又给高聚物的机械性能、加工性能带来不良影响。为解决这一矛盾,人们尝试添加一些其他物质同卤系阻燃剂混合使用,就可以较少用量获得较好的阻燃效果——这就是协同效应,常用的增效剂有Sb、N、P等化合物、最常见的增效剂是Sb2O3。在表一中同时列出了一些增效剂。

阻燃剂按化学组成分类(二)磷系阻燃剂

磷系阻燃剂的特点是阻燃效力高,但由于它对高聚物的机械加工性能影响较大,因而不如卤系阻燃剂使用广泛。磷系阻燃剂包括无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂两大类。  
1.无机磷阻燃剂:最常用的是红磷和聚磷酸铵。聚磷酸铵单独使用或与卤代物并用时,阻燃效果不大,当同其他磷化物或氯化物并用时,阻燃效能明显提高。

在燃烧时,会发生以下变化:磷化合物→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸,聚偏磷酸玻璃体覆盖于燃烧体表面,隔绝空气。对于含氧的高聚物,聚偏磷酸还具有脱水作用,使高聚物脱水分解,生成致密的炭化层,使燃烧终止。

2.有机磷阻燃剂:这类阻燃剂主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷化合物及卤化磷等。这些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。如聚丙烯中添加4.5%氯化石蜡,4.5%亚磷酸乙烯酯,可通过ASTM—D635—56T燃烧试验,如果不加氯化石蜡,即使加入15%亚磷酸乙烯酯,也达不到以上的阻燃效果。

磷化合物的一个突出优点是防熔滴、发烟少,其中效果最佳的是卤化磷,若与聚磷酸铵并用,效果更好。


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。


阻燃剂按化学组成分类 (三)其它无机阻燃剂

有机阻燃剂大多都有毒性、腐蚀性、发烟性等缺点,而且价格较贵;无机阻燃剂恰恰可以弥补这些缺陷。一般无机阻燃剂往往兼有阻燃、消烟两种功能。因此近年来无机阻燃剂得到了迅速发展。除了前面提到的Sb、P无机物外,还有含AL、Mg、B、Mo、Zn等的无机物。这些无机物阻燃剂大多是吸热失水,水蒸汽起冷却和稀释可燃气体的作用,从而抑制燃烧的进行。

1.铝化合物:主要品种是AL(OH)3,当外界温度达到190℃时,AL(OH)3开始失水。但由于它的失水温度太低,不大适合于高聚物用。由于氧化铝来源丰富,价格低廉,具有阻燃剂、消烟剂和填充剂三重功能,所以仍不失为一个有发展前途的阻燃剂。

2.硼化合物:硼化合物是一类品种较多的阻燃剂,有硼酸锌、硼酸铵、硼酸、硼砂、偏硼酸钡等。其阻燃机理除同AL(OH)3一样吸热失水外,还具有同磷化合物类似的“膜效应”,生成一层固熔体覆盖在高聚物表面,产生阻燃效果。硼酸锌与Sb2O3等量并用,阻燃效果可超过它们单独使用的任何一个,而且发烟量少、价格低,硼酸锌的价格只有Sb2O3的三分之一左右,是一种理想的Sb2O3代用品。

3.氢氧化镁是高分子材料的添加型无机阻燃剂,与其它无机阻燃剂相比,氢氧化镁具有较多优点:(一)氢氧化镁具有阻燃、消烟和填充三重功能,赋予材料无烟性、无腐蚀性,能获得更优良的阻燃和消烟效果;(二)氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放,不造成环境污染;(三)氢氧化镁的初始热分解温度为340℃,490℃分解完全,比氢氧化铝的分解温度高140℃。它的总吸热量为44.8KJ/mol,比氢氧化铝的总吸热量约高17%。因此,它能承受更高的加工温度,有利于在产品生产中加快挤塑速度,缩短模塑时间;(四)氢氧化镁在燃烧分解时除自身进行脱水外,还能促进聚合物的成碳作用,形成保护层,发挥出更好的阻燃效果;(五)氢氧化镁与其它阻燃剂配合使用表现出良好的阻燃协同效应。

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