阻燃劑的開發(fā)與應(yīng)用
- 發(fā)布時(shí)間：2019-05-24 05-24 16:43 作者：康阜新材料
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阻燃劑從50年代后期開始廣泛應(yīng)用，我國從60年代開始對阻燃劑的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用。由于起步遲，品種少且產(chǎn)量不高，處于發(fā)展階段，未達(dá)到精品階段。目前品種有：無機(jī)阻燃劑、溴系阻燃劑、磷系阻燃劑、氯系阻燃劑、硼系阻燃劑等。
阻燃劑顧名思義就是能阻止燃燒或抑制火苗傳播速度的一種添加劑，主要針對高分子材料的易燃聚合物而設(shè)計(jì)。
阻燃級別按美國UL-94標(biāo)準(zhǔn)分三個(gè)級別：
1），V-0級，離火后十秒熄滅。
2），V-1級，離火后10～30秒熄滅。
3），V-2級，離火后30秒熄滅。
材料阻燃性能還以氧指數(shù)(OI)分為：
1)、OI﹤22時(shí)，為易燃性塑料。
2)、OI22~27時(shí)，為自熄性塑料，
3)，OI﹥27時(shí)，為難燃塑料。
A、阻燃劑的阻燃機(jī)理有以下五點(diǎn)：
1.保護(hù)層機(jī)理，即在燃燒狀態(tài)的溫度下阻燃劑形成一層不燃燒的保護(hù)層覆蓋在燃燒物上，從而隔離空氣而達(dá)到阻燃效能。如硼酸鋅，鹵代磷阻燃劑等。
2.不燃性氣體機(jī)理，就是阻燃劑能在一般溫度下立即分解出不燃性氣體稀釋可燃?xì)怏w或沖淡燃燒區(qū)里氧的濃度從而阻止燃燒，如含鹵阻燃催化劑等。
3.冷卻機(jī)理，即阻燃劑能使聚合物固體表面層在較低溫度下熔化而吸收潛熱或發(fā)生吸熱反應(yīng)，大量消耗熱量從而阻止燃燒繼續(xù)進(jìn)行。如水合氧化鋁即氫氧化鋁或氫氧化鎂等。
4.終止鏈鎖反應(yīng)的機(jī)理，即阻燃劑分解時(shí)所產(chǎn)生的分解物易與活性的游離基發(fā)生反應(yīng)作用，這樣就降低了游離基的存在濃度，同時(shí)不能更好支持燃燒繼續(xù)順利進(jìn)行下去。因?yàn)榫酆衔锶紵龝r(shí)分解為烴，而烴在高溫下進(jìn)一步氧化分解成OH。該游離基被阻燃劑分解物鹵化氫Hx所捕獲而切斷鏈鎖反應(yīng)從而終止燃燒。如溴系氯系類阻燃劑有該功能。
5.協(xié)同作用機(jī)理，多種阻燃劑的復(fù)配起到相互協(xié)同的效果，從而提高阻燃效能。如銻與鹵結(jié)合，磷與鹵結(jié)合，磷與氮結(jié)合等。
B、幾種常用常見的阻燃劑
1.十溴聯(lián)苯醚(DBDPO)熔點(diǎn)304℃，無毒、白色粉體，含溴80%以上。屬添加型阻燃劑。常用于PP、PE、PS、PBT、PET、ABS等塑料，但耐候性較差。
2.八溴聯(lián)苯醚(BDDP)，熔點(diǎn)100℃、屬芳香族溴化物之阻燃劑，常用于PP、PE、PS、ABS。
3.六溴苯(HBB)，白色粉體、熔點(diǎn)320℃、屬添加型阻燃劑，多與三氧化二銻并用。常用于PE、PP、PS、ABS、PA、PBT、PET。
4.四溴雙酚A(TBA)白色粉末，熔點(diǎn)179℃，是反應(yīng)型也是添加型的多用型的阻燃劑，常用于EP，PC、HIPS、AS、ABS、PF。
5.三氧化二銻（Sb2O3）或叫氧化銻，白色粉末。添加型阻燃劑，多與鹵素化合物并用效果更佳，適用于PP、PE、PVC、PBT、PET、PU。
6.氫氧化鋁AL(OH)3，無毒白色粉末，200℃左右脫水，吸收大量燃燒熱而達(dá)到阻燃作用。常應(yīng)用于PE、PP、PS、PVC、PU、PF、AF、ABS等。添加量40～60%。
7.氫氧化鎂Mg(OH)2，纖維狀白色粉體，燃燒時(shí)會釋放出大量水蒸汽稀釋可然氣體濃度，從而降低著火物的溫度。但其耐酸性差，不宜用于PET、PBT、PC塑料中。
8.硼酸鋅(FB)，熔點(diǎn)980℃，白色粉末多與氫氧化鋁、氯化石蠟、十溴、六溴、四溴等配合使用效果更明顯，常用于PVC，氯丁橡膠，氯化聚乙烯，鹵化聚酯樹脂。
9.聚磷酸銨(APP)，屬添加型阻燃劑，燃燒時(shí)受熱脫水生成碳化膜起阻燃作用?？捎糜赑E、PP、PU，橡膠制品、凃?、木材、紙張、纖維等的阻燃。
10.氧化鉬(MoO3)屬消煙型阻燃劑，白色粉末，多與氧化銻和氧化鋁協(xié)同使用。常用于PVC和不飽和聚酯等塑料。
11.氧化硅，即氣相白炭黑，有阻燃和增強(qiáng)雙作用，常與鹵素阻燃劑協(xié)同使用，效果明顯。
12.氯化石蠟-70，即含氯量70%的氯化石蠟，主要用來當(dāng)阻燃劑，白色粉末、無毒，軟化點(diǎn)120℃，主要用于PVC、PSE、1PU、PF、EVA、PE、PP。通常與氧化銻同等量并用。
C、近期幾種流行阻燃劑
高分子材料要求物性完善化綜合化規(guī)范化，其中阻燃劑添加量要求少而精，既阻燃又抑煙。近期流行于市場有:1)、膨脹型阻燃劑，無鹵、低煙、低毒、抗熔滴、無腐蝕性氣體揮發(fā)。如可膨脹石墨，用于PU泡沫塑料。2)、有機(jī)硅系阻燃劑，屬一種無鹵阻燃劑，也是一種成炭抑煙劑。優(yōu)點(diǎn)是:添加量少，無鹵、低煙、低毒。如DCRM4-7081添加1~8%在PP中，便可達(dá)到阻燃和?煙效果。
D、阻燃劑的發(fā)展趨勢
由于防火法規(guī)日趨完善和嚴(yán)格，阻燃產(chǎn)品日趨規(guī)范和全面。因此阻燃劑品種正朝著無鹵、低煙、低毒、多功能、復(fù)合型方向發(fā)展。以AL(OH)3為主，添加，以Mg(OH)2煙霧質(zhì)氧化硅為主發(fā)展磷系阻燃劑。開發(fā)新型的有增效功能的阻燃劑，適應(yīng)特種工程塑料的需要，從而達(dá)到高聚物阻燃化的目的。
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