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阻燃剂的新研究方向

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-20 13:14:21
在火灾中,聚合物燃烧产生的窒息性烟雾是非常严重的大气污染,也给扑灭火灾带来极大困难。所以当代的阻燃是与抑烟相提并论的,而且对某些塑料如PVC而言,抑烟比阻燃更为重要。阻燃剂的新研究方向中就有消烟的研究。

含卤高聚物、卤系阻燃剂和锑类化合物是主要的发烟源。因此,除了阻燃剂的非卤化是减少发烟量的主要途径外,对 PVC等含卤高聚物采用添加消烟剂是解决的另一条措施。

二茂铁是常用的有机消烟剂,宜作为PVC的消烟剂;钼化物迄今被认为是最好的消烟剂,如 ShemlnWilliams公司开发的Kegad911A是含少量 锌和钼的络合物,在PVC中添加4%,聚合物的发烟量可减少1/3。由于钼化物较贵,采用硼酸锌、二茂铁、氢氧化铝、硅的化合物等与少量钼化物复配,是解决消烟间题较现实的途径,如Climax公司开发的 Moly-FR-201是钼酸铵和氢氧化铝的复合物,在PVC中添加5 ̄10份,发烟量可减少43%。中科院化 学研究所的王德禧在PC/ABS合金中加人2%有机硅粉,可使烟密度降至500以下。

交联高聚物的阻燃性能比线型高聚好得多,因此,在热塑性塑料加工时添加少量交联剂,使塑料变成部分网状结构;不仅可改善阻燃剂的分散性;还有利于塑料燃烧时产生结炭作用,提高阻燃性能,并能增加制品的物理机械性能、耐候、耐热性能等。阻燃剂的新研究方向如在软质PVC中加入少量季铵盐,使其受热形成交联的阻燃材料;还可采用辐射法,加入金属氧化物和交联剂使高聚物交联。

中国科学技术大学的贾少晋等通过γ-辐射使HDPE/EPDM阻燃体系发生交联,不但减少了燃烧时可燃性熔体的滴落,而且改变了共混高聚物的表面结构及界面结构,增强了机械强度。中国台湾省的研究者开发出一种含磷阻燃交联剂制得的清漆环氧树脂,其重量损失达5%的分解温度 Td为383℃,UL-94阻燃指数为V-0。


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。


当前阻燃技术的发展呈现出许多新的动向,大分子技术是阻燃剂的新研究方向之一,近年来其研究非常活跃,并取得了一系列成果。比如,溴系阻燃剂发展的新特点是提高溴含量和增大分子量,溴系阻燃剂的主要缺点是会降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性。燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体,所以其使用受到了一定限制。

现在一些公司和研究部门正通过大分子技术来改变这种状况,如美国Ferro公司的PB-68,主要成分为溴化聚苯乙烯,相对分子质量15000,含溴达68%;溴化学法斯特公司和Ameribrom公司分别开发的聚五溴苯酚基丙烯酸酯,含溴量达到70.5%,相对分子质量 30000 ̄80000。这些阻燃剂特别适合于各类工程塑 料,在迁移性、 相容性、热稳定性、阻燃性等方面,均大大优于许多小分子阻燃剂,有可能成为今后的更新换代产品。

北京兵器工业生产力促进中心开发出的NG9401,一种磷/氮协同体系的高分子阻燃剂,跟 原有阻燃剂相比,其在燃烧时不滴落,耐热性优于一般的低分子磷系阻燃剂。并且该阻燃剂可以人为地调节分子量和磷/氮比,使膨胀成炭阻燃体系的碳源、酸源、气源等要素获得优化组合。

无卤素阻燃材料及技术目前的开发非常活跃,其中不含卤素的磷酸酯系列化合物发展很快。可是这些磷酸酯系列化合物挥发性大、耐热性低,其阻燃性能及其配合树脂材料的机械性能方面都需要改善。

国内某单位开发了一种大分子磷酸酯,克服了以往低分子磷酸酯的缺点。这是一种多芳基含硅的双磷酸酯,不仅具有优异的阻燃性,而且有热稳定性高,挥发性低,与树脂相容性好,对加工性能无影响,耐久、耐光、耐水等优点,同时还兼有稳定剂及颜料等添加助剂的分散剂作用,可广泛使用于热塑性和热固性树脂的阻燃。聚合型有机磷系阻燃剂也已成为开发重点,相继又出现了一系列相容性好、稳定性高的新型大分子量或聚合物型有机磷阻燃剂。

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