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阻燃剂混合使用协同阻燃效应

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-27 12:05:18
含卤阻燃剂与含磷阻燃剂配合使用能产生显著的阻燃剂混合使用协同阻燃效应。对于卤-磷阻燃协同效应,人们提出卤-磷配合使用能互相促进分解,并形成比单独使用具有更强阻燃效果的卤-磷化合物及其转化物PBr3、 PBr·、POBr3等。

用裂解气相色谱、差热分析、差示扫描量热分析、氧指数测定、阻燃剂程序升温观察等方法对卤一磷协同效应进行的研究表明,卤-磷配合使用时阻燃剂的分解温度比单独使用时略低,且分解非常剧烈,燃烧区的氯磷化合物及其水解产物形成的烟气云团能较长时间逗留在燃烧区,形成强大的气相隔离层。

关于磷-氮阻燃剂混合使用协同阻燃效应相互作用机理研究得不够完善,一般认为用氮化物(如尿、氰胺、胍、双氰胺、羟甲基三聚氰胺等)能促进磷酸与纤维素的磷酰化反应。形成的磷酸胺更易于纤维素发生成酯反应,这种酯的热稳定性较磷酸酯的热稳定性好。

磷-氮阻燃剂混合使用协同阻燃效应能促使糖类在较低温度下分解形成焦炭和水,并增加焦炭残留物生产量,从而提高阻燃效果。磷化物和氮化物在高温下形成膨胀性焦炭层,它起着隔热阻氧保护层的作用,含氮化合物起着发泡剂和焦炭增强剂的作用。基本元素分析得知,残留物中含氮、磷、氧三种元素,它们在火焰温度下形成热稳定性的无定形物,犹如玻璃体,作为纤维素的一个绝热保护层。

三氧化二锑不能单独作为阻燃剂(含卤聚合物除外),但与卤类阻燃剂并用则有很大的协同增强效应。这是因为三氧化二锑在卤化物存在的情况下,燃烧时所生成的SbCl3, SbBr3等卤化锑的相对密度很大,覆盖在聚合物表面起覆盖效应,并且在气态时也有捕捉自由基的作用。例如,三氧化二锑与氯类阻燃剂并用时,由于氯化物受热而分解出氯化氢,氯化氢和三氧化二锑反应生成三氯化锑和氯氧化锑,氯氧化锑受热分解继续生成三氯化锑。

水合硼酸锌与卤系阻燃剂配合使用具有良好的协同效应。在燃烧条件下,它们及其裂解产物之间通过相互作用,几乎能使所有阻燃元素都能发挥阻燃作用。水合硼酸锌与卤系阻燃剂反应生成二卤化锌和三卤化硼,它们能在气相中捕获HO·、 H·,在固相中形成玻璃状隔离层,隔热,隔氧,生成的水稀释燃烧区的氧并带走反应热,因此能发挥较大的阻燃作用。


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。


铵盐的热稳定性较差,受热时释放出氨气,如〔NH4)2SO4,其分解过程如下:〔NH4)2SO4→ NH4HSO4  NH4HSO4 →H2SO4十NH3↑

释放出的氨气为难燃性气体,它稀释了空气中氧;形成的H2SO4起着脱水炭化催化剂的作用。通常认为后一种作用是主要的.另外的实验表明,NH3在火中还发生下列反应:NH3 +O2→N2+H2O。并伴有深度氧化产物N2O4等,从中可看出NH3不仅有物理阻燃作用,而且还有化学阻燃作用。

纳米复合材料单独提出来,虽然都属于复合阻燃,但其原理有点不同。纳米复合材料是指将材料中的一个或多个组分以纳米尺寸或分子水平地分散在另一个组分基体中,此研究只有十几年的历史。实验表明,因纳米材料以超细的尺寸存在,所以各种类型的纳米复合材料的性能比其相应的宏观或微米级复合材料均有较大的改善,其中材料的热稳定性和阻燃性能也会较大幅度的提高。

某些鳞片状无机物能够在物理和化学的作用下碎裂成纳米尺寸的结构微区,其片层间距一般在零点几到几个纳米,它们不仅可以让某些聚合物插层进入纳米尺寸的夹层空间中,形成“插层型纳米复合材料”。

无机夹层还会被聚合物撑开形成长径比很大的单片状无机物,均匀地分散在聚合物的基体中,形成“层离型纳米复合材料”。利用多孔或层状无机化合物的特性,制备无机/聚合物纳米复合材料,在热分解和燃烧过程中,可能形成炭及无机盐多层结构,起到隔热及阻止可燃气体逸出的作用,使高聚物得以阻燃。另外,用无机/聚合物纳米复合材料还具有防腐、防渗漏、耐磨耐候的作用。目前已在尼龙/粘土纳米复合材料、PS/粘土纳米复合材料、PET/粘土纳米复合材料、PBT/粘土纳米复合材料、PP/粘土纳米复合材料等纳米复合材料的研究方面取得了可喜的成绩。

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