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阻燃剂的阻燃原理

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-15 11:41:54
阻燃技术在我国已引起重视,现在需要按我国实际情况,逐步制定阻燃产品和测试方法的标准,健全和完善有关法规,从而推动阻燃剂的发展。目前,我国对阻燃剂的阻燃原理的研究还远远不够,只有将原理研究透彻,阻燃剂和阻燃材料的开发才有针对性和目的性,达到“阻燃设计”的目标。另外,应大力开发阻燃母粒,母粒具有添加量少、使用方便、成本低等特点,还可综合多种功能。因此,开发多功能阻燃母粒是今后研究工作的主要内容之一。

阻燃剂与其他塑料助剂不同,后者能提高塑料的性能,改善加工工艺,延长材料寿命。而阻燃剂不仅恶化塑料性能,而且增加加工困难、缩短使用寿命并提高生产成本。只有在火灾时阻燃剂才会发生效应。因此,制定相应的标准和法规显得非常重要。

总之,对已有阻燃剂性能加大改进,选择稳定剂、爽滑剂、耐光剂等其他添加剂,或选择增强材料以及采用复合技术来加以弥补已有阻燃剂存在的缺点。除此之外,还可以利用含水聚合物和无机高分子,通过聚合物的改性及难燃性材料的复合等技术,达到高聚物阻燃化的目的。

膨胀型阻燃剂的阻燃原理。膨胀型阻燃剂主要是以磷一氮系阻燃剂为主,在火灾的高热作用下,膨胀型涂层的体积可增大几百倍,形成一个多孔层,而孔中则充满不燃气体,故可作为隔热和隔氧的屏障。膨胀型阻燃剂应具备以下性质:1、具有良好的热稳定性,能经受聚合物加工过程中200℃以上的高温;2、聚合物热降解释放出的挥发物形成残渣时,不对膨胀发泡过程产生影响;3、在材料燃烧时要能形成一层完全覆盖于材料表面的膨胀炭层;4、与被阻燃的高聚物有良好的相容性,不影响基材的性能。

无机阻燃剂的阻燃原理。无机阻燃剂以氢氧化铝和氢氧化镁为主,具有分解温度高、抑烟和氯化氢作用,目前国外工业发达的国家已大量使用无机阻燃剂,其中美国、日本、西欧无机阻燃剂消费量分别占阻燃剂总消费量的6O% 、64% 、50%。氢氧化铝和氢氧化镁都为白色粉末,相对密度在2.4左右,粒径1~2Oum。氢氧化铝开始脱水温度200℃,氢氧化镁开始脱水温度340℃。


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氢氧化镁热分解温度高,比氢氧化铝高出140℃,可以使添加氢氧化镁的合成材料能承受更高的加工温度,利于加快挤塑速度,缩短模塑时间,同时亦有助于提高阻燃效率。氢氧化镁粒径细,对设备磨损小,利于延长加工设备使用寿命。由于氢氧化镁与氢氧化铝相比有许多优点,因此氢氧化镁所占比例越来越大。氢氧化镁与同类无机阻燃剂相比,具有更好的抑烟效果。氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放,而且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体。由于氢氧化镁具有许多优异特点,近1O多年国内外关于氢氧化镁的基础研究与应用研究十分活跃,目前国外有近1O个国家的2O余家企业生产20多个品种,总年产能力约l7万吨。许多国家目前仍在建设或计划建没氢氧化镁新装置。

聚合物/层状无机物复合材料具有比传统填充材料优异很多的力学性能、热性能、阻燃性能、各向异性等,日本丰田汽车公司已把尼龙-层状硅酸盐纳米材料用来制造汽车发动机的配件,由于其具有高模量和高的热变形温度,产品具有高的硬度,良好的热稳定性。同时由于聚合物/层状无机物纳米复合材料具有良好的阻燃性,其潜在的应用还包括飞机内部材料,燃料舱,电子或电气部件,护罩内的结构部件,制动器和轮胎等。

含氮阻燃剂目前只是一个小品种量的阻燃剂,但由于它符合阻燃剂发展的潮流。含氮阻燃剂包括三大类:双氰胺、蜜胺及其盐、胍盐(包括碳酸胍、磷酸胍、缩合磷酸胍和氨基磺酸胍)。

膨胀型阻燃剂主要指以磷、氮为主要组成的阻燃剂,它不含卤素,也不采用氧化锑为协效剂。目前,国外已有商品化得膨胀型阻燃剂,如美国的Great Lakes公司开发的CN-329磷酸酯三聚氰胺盐、美国Borg-Warner化学品公司研制的笼状结构的膨胀性阻燃剂(Melabis)等,但制造成本高,达到大规模工业化应用还有待时日。

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