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阻燃剂对塑料的影响

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-11-18 10:19:45
塑料中按一定比例加入阻燃剂,可使氧指数增大,阻燃效果明显。当然,氧指数只是表示材料可燃性和阻燃剂的阻燃性,阻燃剂对塑料的影响还应采用一系列的参量,如热自燃临界参量、热点燃能量、热自燃温度等。

一般说来,含有阻燃剂的塑料在燃烧时,阻燃剂是在不同反应区域内(气相、凝聚相)多方面起作用的。对于不同材料,阻燃剂的作用也可能不同。

阻燃剂的作用机理比较复杂。但其目的总是以物理和化学的途径来切断燃烧循环。阻燃剂对塑料的影响表现在如下几方面:

(1) 位于凝聚相内的阻燃剂吸热分解,从而使凝聚相内的相对温度减慢上升,以延缓塑料的热分解温度,利用阻燃剂热分解时生成的不燃性气体的气化热来降低温度。

(2) 阻燃剂受热分解,释放出捕获燃烧反应中的·OH(羟基)自由基的阻燃剂,使按自由基链式反应进行的燃烧过程终止链锁反应。

(3) 在热作用下,阻燃剂出现吸热相变,阻止凝聚相内温度的升高,使燃烧反应变慢直至停止。

(4) 催化凝聚相热分解,产生固相产物(焦化层)或泡沫层,阻碍热传递作用。这使凝聚相温度保持在较低水平,导致作为气相反应原料(可燃性气体分解产物)的形成速度降低。

总之,阻燃剂的作用能综合地使燃烧反应的速度变慢,或者使反应的引发(热自燃)变得困难,从而达到抑制、减轻火灾危害的目的。

阻燃剂对塑料的影响中的物理作用,表现在当塑料燃烧时,延缓固相反应区温度升高的速度,或者使气体火焰区向固相反应区的传热变得困难,这种物理过程的总作用,其结果是使固相反应区的温度维持在较低水平,使其相对地冷却。

从化学反应动力学来研究阻燃剂的作用十分重要。阻燃剂可使凝聚相内的热分解速度变慢,也可以使火焰反应的速度降低。前者使凝聚相的热自燃参量(如临界温度、临界尺寸)变大,使引起燃烧变得困难。后者则降低了火焰反应的放热速度,使反应的扩大与传播受到抑制。

目前采用的含磷阻燃剂大多是含磷元素的有机或无机化合物,其阻燃效果比溴化物好。研究发现,含磷阻燃剂能使阻燃材料生成更多的焦炭,并减少可燃性挥发物的生成量,燃烧时阻燃材料的失重会大大降低。


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。


现在,塑料泡沫中使用的阻燃剂绝大多数是添加型阻燃剂,而反应型阻燃剂主要用于环氧树脂、聚氨脂树脂等热固性树脂中。在实际阻燃技术中,很少使用单一品种的阻燃剂。通常,将数种阻燃剂并用,以利用其协同效应,增高阻燃效率。

在规定的试验条件,塑料材料在氧氮混合气流中刚好能保持燃烧状态所需要的最低氧浓度,以氧百分数(OI,%)表示.氧指数越高,保持燃烧状态所需要的氧气浓度越高,材料越难燃。

在相同的填充量下,不同的氢氧化铝、氢氧化镁配比其阻燃效果差别不明显,但两种复合使用比单独使用效果要好,因为虽都是脱水反应,但在分解温度和吸热量上有差别。氢氧化镁需在更高的温度下才脱水,并同时有碳化效果。而氢氧化镁的吸热量相对小些,因其抑制材料温度上升的效果不如氢氧化铝,两者复合使用则能相互补充,其阻燃性能比单独使用效果要好。但Mg(OH)2也有耐酸性差、分散性及相容性差的等缺点,需开发相容性好的新品种。

氢氧化镁阻燃剂(mghz-df)具有六边形片状微观结构,粒度细(7000-7500目),粒度分布均匀,表面进行了特殊的充分改性处理,具有良好的亲油憎水性,能够很好的和高分子材料相容,在高分子材料之中的分散性和均匀性极高。

氢氧化镁阻燃剂必须要按比例和高分子原料充分混合均匀。例如用氢氧化镁作阻燃剂制备阻燃pp时为使mg(oh)2在pp中均匀分散,可用高速搅拌机,或布斯捏合机(busskenader),或德国产双螺杆混炼挤出机,或往复式单螺杆混炼挤出机来进行混炼,并采用合理的加料混合混炼方式。例如,可将全部pp及增韧剂与所需量60%的mg(oh)2第一次加入混合混炼机中先混合混炼数分钟后,再第二次加入余下的mg(oh)2。

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