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阻燃剂阻燃的过程

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-12 13:19:16
高分子这类材料绝大部分可燃、易燃,极易引起火灾,所以各国在大规模生产塑料、橡胶和纺织品的同时,普遍重视阻燃材料的应用。随着现代科技的进步以及世界范围内对安全和环境保护的重视,人们对材料阻燃性能的要求也愈来愈高,这促使了阻燃剂的研制、生产及应用与推广等方面的迅速发展,阻燃剂的品种也日趋增多、产量急剧增加。

美国著名的经济市场研究公司Freedonia集团日前发布预测报告指出, 2006年到2011年的5年内,世界对阻燃剂的年需求量预计以4.7%的速率增长,其中,亚太地区、北美、西欧这一市场将分别以7.3%、3.2%和2.2%的年率增长,而中国将占亚太地区的大多数。由此可见,阻燃剂总体市场前景较好。

燃烧反应一般有可燃物、氧气及一定温度三要素,且缺一不可。阻燃剂的作用机理应在材料燃烧时抑制一种或一种以上要素的产生,达到阻止或减缓燃烧的目的。每一种阻燃剂具体的阻燃机理是不同的,但阻燃的基本原理大致是相同的,减少热分解过程中可燃性气体的生成和阻碍气体燃烧过程中的基本反应,吸收燃烧域中的热量,稀释和隔离空气,对阻止燃烧也有一定作用。阻燃剂阻燃的过程主要包括以下几点。

阻燃剂阻燃的过程(1)吸热冷却。有些阻燃剂在加热过程中,其含有阻燃元素的化合物会发生吸热脱水、相变、分解以及其他吸热反应,降低聚合物表面和燃烧区域的温度,从而减慢高聚物的热分解速度来起到阻燃作用。

阻燃剂阻燃的过程(2)气相稀释。材料在燃烧过程中,会产生大量的可燃性气 体,如:一氧化碳。阻燃剂的存在, 能产生大量的不可燃气体,有效的稀释可燃性气体或空气,从而实现对材料的阻燃作用。

阻燃剂阻燃的过程(3)形成隔热层。有些阻燃材料(如磷酸、硼酸)加热时熔融,在材料表面形成一层玻璃状的膜,阻碍氧的供给,同时可起隔热作用和降低可燃性气体释放量,从而产生阻燃效应。

阻燃剂阻燃的过程(4)终止自由基链反应。在聚合物燃烧过程中,大量生成的自由基加快气相燃烧反应。如能设法捕捉并消灭这些自由基,就可控制燃烧,起到阻燃效果。气相燃烧反应的速度与 燃烧过程中产生的自由基HO ·和H·的浓度有密切关系。


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。


气相阻燃剂的作用主要是将这类高能量的自由基转化成稳定的自由基,抑制燃烧过程的进行,达到阻燃目的。自由基与尘埃颗粒表面接触,可能失去活性,在尘埃颗粒表面可发生下述反应:H·+O2·-HO2,在尘埃颗粒表面生成大量活性比H·,HO·等 低得多的自由基HO2,从而达到抑制燃烧的目的。

总的看来,阻燃剂主要通过吸热冷却、稀释、形成隔热层和终止自由基链反应等途径,来实现对材料的阻燃,其中前三种为物理效应,后一种为化学 效应。物理效应有吸热、 稀释可燃物质和隔离空气的作用等;化学效应有炭化作用、消除自由基作用和磷酞化作用等。

目前,阻燃剂种类较多,根据不同的划分标准 可将阻燃剂分为以下几类:

(1)按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系、磷系、氮系、硫系、磷-卤系、磷-氮系、硅系、锑系、硼系和铝镁系等几类阻燃剂[3],其中卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的阻燃剂之 一,具有添加量少、 阻燃效果显著的特点,从而在阻燃领域占有重要地位。

(2)按阻燃剂组分的不同可将阻燃剂分为无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种;其中无机阻燃剂是一种 无卤阻燃剂,具有安全性高、 抑烟、无毒、价廉等优点,主要包括无机水和金属化合物、锑系阻燃剂、硅系阻燃剂、无机磷系阻燃剂和可膨胀石墨等;有机阻燃主要包括卤素阻燃剂、磷系阻燃剂,该类阻燃 剂因阻燃元素不同而具有不同的特性。

(3)按阻燃剂的使用方法和聚合物中的存在形态,则可分为添加型和反应型两大类,其中添加型以无机阻燃剂为主,反应型主要是有机阻燃剂。

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