
一、什么是阻燃劑?
阻燃劑,賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑,主要是針對(duì)高分子材料的阻燃設(shè)計(jì)的。
二、阻燃劑的分類(lèi)?
目前,按照不同的分類(lèi)方法,阻燃劑主要分為:
1.按使用方法分類(lèi):添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑;
2.按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為:無(wú)機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑,有機(jī)是以溴系、磷氮系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑,無(wú)機(jī)主要是三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁,硅系等阻燃體系。
3.按起作用的元素可分為:無(wú)鹵阻燃劑、鹵素阻燃劑和金屬阻燃劑。
三、阻燃劑的機(jī)理
1.吸熱作用
2.覆蓋作用
3.抑制鏈反應(yīng)
4.不燃?xì)怏w窒息作用
具體內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊鏈接?阻燃劑的4個(gè)阻燃原理
四、常見(jiàn)的阻燃劑
《常見(jiàn)阻燃劑名稱(chēng)及介紹,超級(jí)實(shí)用!》
前沿:阻燃劑,賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑,主要是針對(duì)高分子材料的阻燃設(shè)計(jì)的;阻燃劑有多種類(lèi)型,按使用方法分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑是通過(guò)機(jī)械混合方法加入到聚合物中,使聚合物具有阻燃性的。
目前添加型阻燃劑主要有有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑,鹵系阻燃劑(有機(jī)氯化物和有機(jī)溴化物)和非鹵。有機(jī)是以溴系、磷氮系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑,無(wú)機(jī)主要是三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁,硅系等阻燃體系。
現(xiàn)在就大致介紹一下:
★1.三氧化二銻:高純≥99.8%、超細(xì)0.4-1.1um、白度98以上 (添加型阻燃協(xié)效劑)
★2.三(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯:TBC 、總溴量:≥64.5%、熔點(diǎn)范圍:100~110℃(添加型無(wú)毒阻燃劑)
★3.三聚氰胺氰尿酸鹽:MCA 、含量:≥99 %、分解溫度:440~450℃(反應(yīng)型無(wú)毒阻燃劑)
★4.三溴苯酚:TBP、含量:≥ 98.5 % 、熔點(diǎn):≥ 92 ℃(反應(yīng)型阻燃劑)
★5.三聚磷酸鋁:ATP、APW、APZ 、用于生產(chǎn)膨脹型防火涂料、重防腐涂料(添加型無(wú)毒阻燃劑)
★6.四溴雙酚A:TBBA 、溴含量:≥ 58.5 %、熔點(diǎn):180 ℃(添加、反應(yīng)型阻燃劑)
★6.四溴苯酐:TBPA (添加型阻燃劑)
★7.五溴甲苯:PBT(FR-5)、總溴量:>80%、熔 點(diǎn):275~284℃(添加型阻燃劑)
★8.五溴聯(lián)苯醚:PBDPO、溴含量:62-70(添加型阻燃劑)
★9.六溴環(huán)十二烷:HBCD (CD-75P)、總溴量:>73.5%、熔點(diǎn):185~195℃ (添加型阻燃劑)
★10.八溴醚:【四溴雙酚A雙(2,3-二溴丙基醚)】溴含量:≥67%、熔點(diǎn):≥105 ℃(添加型阻燃劑)
★11.十溴聯(lián)苯醚:DBDPO 、含溴量:82-83%、熔點(diǎn):300-310℃、美國(guó)大湖:DE-83R、國(guó)產(chǎn):優(yōu)級(jí)、一級(jí)品(添加型阻燃劑)
★12.磷酸三甲苯酯:TCP、(添加型阻燃劑)
★13.磷酸三(2-氯丙基)酯:TCPP (添加型阻燃劑)
★14.磷酸三(2.3-二氯丙基)酯:TDCP (添加型阻燃劑)
★15.磷酸三(β-氯乙基)酯:TCEP (添加型阻燃劑)
★16.亞磷酸三苯酯:TPP (添加型阻燃劑)
★17.甲基膦酸二甲酯:DMMP (添加型無(wú)毒阻燃劑)
★18.復(fù)合磷系阻燃劑:FR-P、分解溫度:250-280℃(添加型無(wú)毒阻燃劑)
★19.鹵代雙磷酸酯化合物:FR-505 、分解溫度:>200℃(軟質(zhì)聚醚塊泡、模塑泡沫阻燃劑)
★20.混合反應(yīng)型阻燃劑:FR-780 (反應(yīng)型海綿阻燃劑)
★21.鋅酸亞錫:T-9 (聚胺酯發(fā)泡用催化劑等)
★22.聚磷酸銨:APP 、P2O5 含量:72-73%、N含量:14-15%、分解溫度:>270℃、五種不同聚合度規(guī)格(添加型無(wú)毒阻燃劑)
★23.水溶性結(jié)晶型阻燃劑:PN (添加型無(wú)毒阻燃劑)
★24.高效復(fù)合阻燃劑:FR-A 、含量:≥99 %、分解溫度:440~450℃(添加型無(wú)毒阻燃劑)
★25.氫氧化鋁:普通、活性 、含量:≥ 99%(添加型無(wú)毒阻燃劑)
★26.氫氧化鎂:化學(xué)、礦法、普通、活性、 含量:≥ 63-98.5%(添加型無(wú)毒阻燃劑)
★27.氯化石蠟:52#、70# (添加型無(wú)毒阻燃劑)
★28.氯化聚乙烯:CPE (添加型無(wú)毒阻燃劑)
★29.硼酸鋅3.5水:鋅含量:37.0―40.0%、硼含量:45.0―48.0%(添加型無(wú)毒阻燃協(xié)效劑)
★30.二乙基次膦酸鋁:ADP,磷含量:23%-24%,分解溫度:>350℃(添加型阻燃劑)
★31.空心微珠、空心陶珠、漂珠:阻燃產(chǎn)品填充改性劑(各種規(guī)格粒度)
《各類(lèi)典型阻燃劑介紹》
一、目前常用的阻燃劑按不同的分類(lèi)方法可以分成3大類(lèi),具體分類(lèi)如下:
二、各類(lèi)典型的阻燃劑
1、氯系阻燃劑
近來(lái),氯系阻燃劑已部分為溴系阻燃劑取代,氯系在整個(gè)阻燃劑的消耗量中有所下降。
A、氯化石蠟(C20H24Cl18~C24H29Cl21)
含氯量50%的主要用作PVC塑料的輔助增塑劑;含氯量70%的主要用作阻燃劑。
B、氯化聚乙烯
一類(lèi)含氯35%-40%,另一類(lèi)含氯68%,無(wú)毒。可用于聚烯烴,ABS樹(shù)脂等。
它本身是聚合材料,因此作為阻燃劑使用時(shí)和樹(shù)脂體系相容性好,不影響塑料的物理機(jī)械性能,耐久性良好。
2、溴系阻燃劑
A、四溴雙酚A
性質(zhì):灰白色粉末。熔點(diǎn)180-184℃,沸點(diǎn)316℃(分解)。
用途:廣泛用作反應(yīng)型阻燃劑以制造含溴環(huán)氧樹(shù)脂和含溴聚碳酸酯以及作為中間體合成其他復(fù)雜的阻燃劑,也作為添加型阻燃劑用于ABS、HIPS、不飽和聚酯、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、膠黏劑以及涂料等。既可作添加型阻燃劑,又可作為反應(yīng)型阻燃劑。
B、十溴二苯醚
性質(zhì):白色微細(xì)粉末,溶點(diǎn)為304-309℃,溴含量大約83.3%,幾乎不溶于所有溶劑,5%熱量失重時(shí)溫度大于320℃,熱穩(wěn)定性好。
用途:添加型阻燃劑,用途廣泛;可用于PE、PP、ABS樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、PBT樹(shù)脂、硅橡膠、三元乙橡膠及PET、PA6等材料的阻燃劑。其與Sb2O3并用阻燃效果更佳。缺點(diǎn)是耐侯性差,容易黃變。
3、磷系阻燃劑
磷系阻燃劑包括無(wú)機(jī)磷系阻燃劑和有機(jī)磷系阻燃劑。
A、無(wú)機(jī)磷系阻燃劑
紅磷、聚磷酸銨(APP)、磷酸銨鹽、磷酸鹽及聚磷酸鹽等。
阻燃機(jī)理:燃燒時(shí)生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等,覆蓋于樹(shù)脂表面,可促進(jìn)塑料表面炭化成炭膜;聚偏磷酸則呈黏稠狀液態(tài)覆蓋于塑料表面。這種固態(tài)或液態(tài)膜能阻止自由基逸出,又能隔絕氧氣。
磷系與氮系及金屬氫氧化物等阻燃劑都有協(xié)同作用,并用可產(chǎn)生協(xié)同阻燃和消煙效果。
無(wú)機(jī)磷系阻燃劑的耐水性差,與聚烯烴的相容性差,致使制品的力學(xué)性能下降,所以在聚烯烴中用量少。
①、紅磷
紅色至紫紅色粉末,因僅含有磷元素,所以比其他磷化物阻燃效率高。如7.5%紅磷填充PA的氧指數(shù)可達(dá)35%,而加入15%磷酸酯阻燃劑的PA氧指數(shù)僅為28%。
紅磷的缺點(diǎn)為與樹(shù)脂的相容性差、易吸濕、顏色太深。紅磷進(jìn)行微囊化處理后,與樹(shù)脂的相容性提高,吸濕性降低,但需防止紅磷與氧及水接觸而生成劇毒的磷化氫,必須加入磷化氫捕捉劑。
②、聚磷酸銨(APP)
性質(zhì):白色粉末,隨聚合度增大而吸水性降低。APP在250℃以上分解,釋放出水和氨,并生成磷酸,阻燃機(jī)理為吸熱降溫和稀釋可燃?xì)怏w。APP由于分子內(nèi)含有磷和氮,具有很好的協(xié)同作用,阻燃效果很好,主要用于防火涂料中。
B、有機(jī)磷系阻燃劑
磷酸酯、磷雜菲(DOPO),磷腈化合物、有機(jī)次膦酸以及有機(jī)次膦酸鹽等。
阻燃機(jī)理:與無(wú)機(jī)磷系阻燃劑類(lèi)似。
①、磷酸酯
磷酸酯中主要包括磷酸三甲苯酯(TCP)、二苯基磷酸甲苯酯(CDP)和磷酸三苯酯(TPP)等,脂肪族磷酸酯中較重要的有磷酸三辛酯(TOP)。
有機(jī)磷系阻燃劑與樹(shù)脂的相容性好,可保持樹(shù)脂的透明性;缺點(diǎn)為熱穩(wěn)定性差、易水解、析出性大等。
優(yōu)點(diǎn)為阻燃和增塑雙功能,阻燃無(wú)鹵化。由于有機(jī)磷系阻燃劑大多為油狀,與粒狀樹(shù)脂不易混合,因此常用于熱固性不飽和聚酯、聚氨酯、軟PVC、PVC糊樹(shù)脂及纖維素樹(shù)脂等。
②、磷雜菲(DOPO)
反應(yīng)型阻燃劑,目前應(yīng)用僅局限于環(huán)氧樹(shù)脂中,市場(chǎng)空間尚未明顯擴(kuò)大。吸水率高,在300℃左右分解,耐熱性較差。
③、磷腈化合物
添加型阻燃劑,用于大規(guī)模集成電路封裝、環(huán)氧樹(shù)脂、LED發(fā)光管及其它高分子材料的阻燃。阻燃效果好,耐熱性?xún)?yōu)異,但價(jià)格偏貴。
3、氮系阻燃劑
常用品種有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)等,往往需加入?yún)f(xié)同劑,用于PA、PU、PO、PET、PS、PVC等樹(shù)脂中。氮/磷為最常用的協(xié)同阻燃體系。
阻燃機(jī)理:這類(lèi)阻燃劑主要通過(guò)分解吸熱及生成不燃性氣體以稀釋可燃物而發(fā)揮作用。以及與磷的協(xié)同阻燃作用。
①、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)
可用于尼龍、聚氨酯、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸、有機(jī)硅中。
優(yōu)點(diǎn):含氮量高該產(chǎn)品具有價(jià)格低廉、高效、優(yōu)異的電性能和機(jī)械性能、不變色、低煙、低腐蝕性。同時(shí)它低毒,對(duì)使用者安全,與環(huán)境相容性好,良好的熱穩(wěn)定性,非常適宜材料的加工。
缺點(diǎn):吸潮,350℃左右開(kāi)始升華。
4、膨脹型阻燃劑
膨脹型阻燃劑不是單一的阻燃劑品種,是以磷、氮、碳為主要成分的無(wú)鹵復(fù)合阻燃劑,其體系內(nèi)自身具有內(nèi)協(xié)同作用。由于此類(lèi)阻燃劑在受熱時(shí)發(fā)泡膨脹,所以稱(chēng)為膨脹型阻燃劑。
膨脹型阻燃劑基本克服了傳統(tǒng)阻燃技術(shù)中的缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)如下:高阻燃性、無(wú)熔滴行為,對(duì)長(zhǎng)時(shí)間或重復(fù)暴露在火焰中有較好的抵抗性;無(wú)鹵、無(wú)銻;低煙、少毒、無(wú)腐蝕性氣體產(chǎn)生。
膨脹型阻燃劑由三個(gè)部分組成:酸源(脫水劑)、炭源(成炭劑)、氣源(發(fā)泡源)
A、酸源
一般為無(wú)機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸化合物,可與樹(shù)脂作用,促進(jìn)炭化物的生成。品種:磷酸、硫酸、硼酸、磷酸銨鹽、磷酸酯、磷酸鹽及聚磷酸銨等,以聚磷酸銨最為常用。
B、炭源
主要為一些含碳量較高的多羥基化合物或碳水化合物,如樹(shù)脂本身、淀粉、季戊四醇及其二聚體和三聚體等。
C、氣源
為含氮類(lèi)化合物如銨類(lèi)和酰胺類(lèi),具體有尿素、三聚氰胺、聚磷酸銨、聚氨酯、聚脲樹(shù)脂等。氮化合物除起發(fā)泡作用外,對(duì)炭化層的形成也有促進(jìn)作用(形成多孔泡沫炭層)。
①、三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP)
屬于磷—氮系膨脹性阻燃劑,含磷15%,含氮40.7%。
它既可以單獨(dú)作為阻燃劑使用,也可以作為輔助型阻燃添加劑,廣泛用于尼龍、PBT、聚烯烴、電線電纜以及合成橡膠、PU、環(huán)氧樹(shù)脂、防火涂料等。
優(yōu)點(diǎn):含氮量高、價(jià)格低廉、阻燃效率高、優(yōu)異的電性能和機(jī)械性能、不變色、低煙、低腐蝕性。同時(shí)它低毒,對(duì)使用者安全,與環(huán)境相容性好,良好的熱穩(wěn)定性,但加工性稍差。
5、無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃劑
無(wú)機(jī)氫氧化物易處理,相對(duì)無(wú)毒,不產(chǎn)生有毒、有腐蝕性的氣體,而且抑煙,更重要的是比鹵、磷阻燃體系便宜。
①、氫氧化鋁(ATH)
氫氧化鋁是無(wú)機(jī)氫氧化物銷(xiāo)售最多的阻燃劑,主要用于加工溫度在200℃以下的人造橡膠、熱固性樹(shù)脂及熱塑性塑料。氫氧化鋁阻燃的塑料在火焰中發(fā)煙性較小是一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。
②、氫氧化鎂(MDH)
氫氧化鎂是一種熱穩(wěn)定性更好的無(wú)機(jī)阻燃劑,超過(guò)300℃仍然穩(wěn)定,廣泛用于許多人造橡膠、樹(shù)脂、包括工程塑料及其他在高溫加工下的樹(shù)脂。在聚合物體系中起到阻燃,消煙的作用。
兩者復(fù)合使用,互為補(bǔ)充,其阻燃效果比單獨(dú)使用更好。
《磷系阻燃體系-無(wú)鹵阻燃劑系列介紹》
磷氮類(lèi)膨脹型阻燃劑主要由炭源(成炭劑)、酸源(脫水劑)和氣源(發(fā)泡劑)3部分組成。
比較典型的就是聚磷酸銨/季戊四醇/三聚氰胺(APP/PER/MEL)阻燃體系。
以目前的市場(chǎng)需求來(lái)看,磷氮膨脹型的無(wú)鹵阻燃劑主要是用在彈性體電纜料中,考慮到APP本身就存在析出的問(wèn)題,即使有做很好的包覆,但是還是會(huì)析出,所以現(xiàn)在做電纜料幾乎不選擇APP的阻燃劑。
磷系阻燃體系-無(wú)鹵阻燃劑系列介紹
磷系阻燃劑是一類(lèi)品種繁多,用途廣泛,并與鹵系阻燃劑并重的阻燃劑。磷系阻燃劑具有低煙、低毒的優(yōu)勢(shì),同時(shí),也有較高的阻燃效率(特別是在與含氧或含氮的聚合物中)。磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理可分為凝聚相和氣相阻燃。在凝聚相中,磷系阻燃劑熱降解形成磷酸,進(jìn)一步受熱脫水形成焦磷酸。焦磷酸會(huì)在聚合物表面形成保護(hù)層,同時(shí)磷酸和焦磷酸會(huì)促進(jìn)聚合物表面脫水炭化形成炭層,從而達(dá)到阻燃效果。在氣相中,磷系阻燃劑熱裂解形成的揮發(fā)性磷化合物或揮發(fā)性鏻阻燃劑能捕捉活潑自由基,從而抑制火焰的傳播。
無(wú)機(jī)磷系阻燃體系
無(wú)機(jī)磷系阻燃劑主要包括紅磷、聚磷酸銨、磷酸鹽等。紅磷是一種廣泛使用的阻燃劑,主要優(yōu)點(diǎn)是阻燃效率高、添加量低、抑煙以及低毒,但紅磷易吸潮、易氧化、易釋放PH3、粉塵易爆、分散性差、易使聚合物著色。因此使用時(shí)通常對(duì)紅磷進(jìn)行包覆,形成微膠囊化紅磷或稱(chēng)包覆紅磷(MRP)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),包覆層能有效抑制PH3的生成,降低吸水量,并提高紅磷的自燃點(diǎn)及熱穩(wěn)定性,同時(shí)其分散性和阻燃性能也有所提高和改。
有機(jī)磷系阻燃體系
有機(jī)磷系阻燃劑主要包括磷酸酯、膦酸酯、亞磷酸酯、有機(jī)鏻鹽、氧化膦及含磷多元醇等。其中應(yīng)用最廣泛的是磷酸酯、膦酸酯和次膦酸等,磷酸酯又兼具阻燃和增塑功能。雙酚A 雙(二苯基磷酸酯)(BDP)是一種已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)并應(yīng)用的磷酸酯,尤其對(duì)含氧的聚合物阻燃效率很高。
低煙無(wú)鹵電線電纜類(lèi)制品設(shè)計(jì)方案
1、要求符合的規(guī)定:采用綠色環(huán)保材料是出口電線電纜類(lèi)制品的發(fā)展方向。要求材料阻燃體系以及材料中所有組分均不含有F、Cl、Br、I等鹵族元素以及Cr、Cd、Hg、Pb等重金屬,通過(guò)RoHS、PAHs、REACH標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到歐美,環(huán)保,低毒的檢測(cè)要求;
2、材料的選擇:用高性能的TPE/TPR取代PVC和傳統(tǒng)硫化橡膠。TPE/TPR具有觸感柔軟、高彈性、質(zhì)感溫和、表面光澤霧亮度可調(diào)整、低煙無(wú)鹵、無(wú)磷,優(yōu)異的耐油、耐候、耐老化、耐撓曲、耐臭氧和化學(xué)品等性能;
3、加工生產(chǎn):擠制線速度快,表現(xiàn)光潔光滑,生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料(逸出毛邊、擠出廢膠)和最終出現(xiàn)的廢品易于回收利用,降低成本。用過(guò)的TPE舊品可以簡(jiǎn)單再生之后回收利用,減少環(huán)境污染,擴(kuò)大再生資源來(lái)源,同時(shí)低的比重,可以降低制品的體積成本;
4、適用范圍:高檔耳機(jī)線、數(shù)據(jù)線、視頻線、醫(yī)療線、高壓線纜、特種電線電纜、外被料和插頭料,電線電纜護(hù)套、手機(jī)充電器線材、計(jì)算機(jī)排線、插座開(kāi)關(guān)、USB線、天線、音頻視頻線、游戲機(jī)線材、鼠標(biāo)線,電腦排線,連接線,潛水電線,電線接頭,以及彈性軟電線
《無(wú)機(jī)阻燃劑的分類(lèi)以及介紹》
無(wú)機(jī)阻燃劑主要有:三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅
有機(jī)助燃劑主要有:三聚氰胺 三聚氰胺氰尿酸鹽 氯蠟52# Tcep 十溴二苯醚 十溴二苯乙烷 氯蠟-70 聚磷酸銨
1.1 氫氧化鋁(ATH)
目前ATH的消耗量最大,約占有機(jī)、無(wú)機(jī)阻燃劑總量的50%以上,占無(wú)機(jī)阻燃劑近80%。
由于ATH具有無(wú)毒、阻燃和消煙等功能,在火災(zāi)中不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體,無(wú)大量黑煙產(chǎn)生,制品回收過(guò)程中也不會(huì)產(chǎn)生二次污染,所以在阻燃劑行業(yè)中越來(lái)越受青睞.ATH的折光指數(shù)與聚酯相近,填充到聚酯中遮蓋力低,由透明仿玉感,被大量用于聚酯型仿玉大理石。ATH抗電弧性與電絕緣性好,在多種樹(shù)脂中易分散,可廣泛用于不飽和樹(shù)脂模壓制品,如SMC、BMC、玻璃鋼建材,加工溫度低于180℃環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、PE/EVA電纜料和發(fā)泡保溫材料等。ATH最達(dá)缺點(diǎn)是分解溫度低,180-200℃即可分解失水,大多數(shù)樹(shù)脂的
加工溫度都高于該分解溫度,嚴(yán)重影響了它在熱塑料樹(shù)脂中的應(yīng)用。
ATH屬于填充型阻燃劑,阻燃性能低,單一使用添加量必須大于50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),方可達(dá)到一定級(jí)別的阻燃效果。但是,提高阻燃劑用量會(huì)降低制品的力學(xué)性能。ATH一定要超細(xì)化,平均粒徑為一般為1-2um,最大粒徑不超過(guò)5um,而且要用偶聯(lián)劑進(jìn)
行表面活化處理。ATH可以與多種阻燃劑復(fù)配,通過(guò)它們之間的協(xié)同效應(yīng)提高其阻燃性能。
1.2氫氧化鎂(MH或MDH)
MH在阻燃、無(wú)毒和消煙性能上與ATH基本相同,只是表面極性比ATH大。在無(wú)機(jī)阻燃劑中MH的銷(xiāo)量?jī)H次于ATH。由于MH在某些性能上優(yōu)于ATH,中國(guó)市場(chǎng)價(jià)格又遠(yuǎn)低于ATH,所以消費(fèi)量近兩年急劇增長(zhǎng),大有取代ATH的發(fā)展趨勢(shì)。
市場(chǎng)上用作阻燃劑的MH一般有兩種:一種是以天然水鎂石礦經(jīng)超細(xì)粉碎制成的天然MH,另一種是以鹵水為原料經(jīng)過(guò)化學(xué)方法制成的化學(xué)法MH.由于原材料成本和加工成本上的差異,二者的價(jià)格相差很大,后者幾乎是前者的2倍多。目前中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售的阻燃劑MH,主要是礦石法天然MH。
MH與ATH同屬環(huán)保填充型無(wú)機(jī)阻燃劑,各種性能也基本相同。但與ATH相比,MH最大的優(yōu)勢(shì)是失水溫度高,為330-340℃,幾乎在所有塑料成型加工溫度下穩(wěn)定,無(wú)失水現(xiàn)象,其應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)ATH。MH的極性大于ATH,與樹(shù)脂尤其是非極性樹(shù)脂相容性差,與樹(shù)脂鏈之間難以形成穩(wěn)定的界面層,在表面活化處理上要求高,難度也更大。與ATH相比MH更顯堿性,在生產(chǎn)SMC,BMC或玻璃鋼制品中,所用不飽和樹(shù)脂如果呈酸性,MH將與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使物料流動(dòng)性差,影響加工。所以在該領(lǐng)域中主要用ATH做阻燃劑。而在EVA中MH的阻燃效果遠(yuǎn)比ATH好,這主要是應(yīng)為EVA受熱釋放出來(lái)的醋酸與MH反應(yīng)可生成更多水的緣故。
1.3磷系阻燃劑
磷系阻燃劑是阻燃性能最好的一類(lèi)無(wú)機(jī)阻燃劑,在禁鹵素系阻燃劑過(guò)程中,發(fā)展速度最快,已成為近幾年中國(guó)在阻燃劑領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。磷系阻燃劑根據(jù)使用方式不同,可分為反應(yīng)型和填充型兩大類(lèi)。其中反應(yīng)型由于對(duì)其活性要求高,工藝操作比較復(fù)雜,暫時(shí)
尚未得到廣泛應(yīng)用,目前仍以填充型為主。
1.3.1包膜紅磷
紅磷是一種機(jī)器易燃的物質(zhì),用作阻燃劑必須進(jìn)行包膜處理,才能提高其分解溫度,增加在空氣中的穩(wěn)定性,降低PH3的釋放量。薄膜紅磷的阻燃機(jī)理是:在燃燒溫度下紅磷首先與空氣中的氧反應(yīng),生成聚偏磷酸,后者具有強(qiáng)烈的脫水性,可是被燃物迅速碳化,生
成碳和水,水吸熱后生成水蒸氣,除降低被燃物溫度外還可稀釋空氣中的氧,減緩燃燒速度。聚偏磷酸還能與炭作用,在被燃物表面形成玻璃狀的焦炭層,隔絕氧和熱,阻止可燃物進(jìn)一步燃燒。紅磷可與其他多種阻燃劑配合使用,由于協(xié)同效應(yīng),可提高其阻燃性能。其中紅磷與含氮化合物之間的協(xié)同相應(yīng),可提高其阻燃性能。其中,紅磷與含氮化合物之間的協(xié)同效應(yīng)最為顯著。
1.3.2聚磷酸銨(APP)
APP分子中含磷和氮,屬于磷氮復(fù)合阻燃劑。由于二者具有較強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng),APP阻燃性能很好。根據(jù)聚合度不同,APP有I型與Ⅱ型之分。Ⅰ型聚合度一般小于1000,在水中溶解度好,多用于阻燃木材、紙張、織物、和防火涂料等領(lǐng)域。Ⅱ型聚合度一般大于
1000,分子中由于P—N阻燃元素含量高,阻燃性能持久,是火災(zāi)發(fā)生有較長(zhǎng)的緩沖時(shí)間,減少人員死亡和財(cái)產(chǎn)損失,是目前磷系阻燃劑中發(fā)展最快的產(chǎn)品。APP還可以與其他物質(zhì)復(fù)配,制成膨脹性阻燃劑,這也是促使APP快速發(fā)展的重要原因。
1.4硼系阻燃劑
硼系阻燃劑大多是以硼酸鹽的形式存在,如硼酸鈉、硼酸銨、硼酸鋁和硼酸鋅等。其中最常用的是硼酸鋅。硼酸鋅有多種形式,因其含水量不同,脫水溫度也不同。如:2ZnO.3B2O3.9H2O脫水溫度100℃, 2ZnO.3B2O3.7H2O脫水溫度175℃, 2ZnO.3B2O3.3H2O脫水溫度200℃, 2ZnO.3B2O3.3.5H2O脫水溫度300℃, 4ZnO. B2O3. H2O脫水溫度415℃。市場(chǎng)出售的硼酸鋅阻燃劑主要是2ZnO.3B2O3.9H2O脫水溫度100℃。硼酸鋅的阻燃機(jī)理主要是通過(guò)脫水反應(yīng)而降低被燃物的溫度,所生成的水蒸氣即可隔絕空氣,又可稀釋空氣中的氧,達(dá)到阻燃的目的。
1.5 復(fù)鹽型無(wú)機(jī)阻燃劑
復(fù)鹽型無(wú)機(jī)阻燃劑是指同一種化合物中同時(shí)含有兩種或兩種以上的阻燃元素,各阻燃元素之間存在著協(xié)同效應(yīng),其阻燃效果比單一元素要好。復(fù)鹽型無(wú)機(jī)阻燃劑除可單獨(dú)使用外,更多時(shí)候與其他阻燃劑配合使用。常見(jiàn)復(fù)鹽型無(wú)機(jī)阻燃劑有三聚氰胺多磷酸鹽、三聚氰胺硼酸鹽、碰磷酸鹽(BPO4)、硼氮化合物(BN)等。
1.6三氧化二銻及其他
三氧化二銻本身并無(wú)阻燃性能,但與其他阻燃劑復(fù)配使用,可以起到助阻燃效果,尤其與溴系阻燃劑復(fù)配使用,可以使含溴阻燃劑(如十溴聯(lián)苯醚阻燃劑)的阻燃性能提高30%以上。三氧化二銻不僅對(duì)溴系阻燃劑有助阻燃作用,對(duì)其他阻燃劑同樣也有助阻燃作用,如MH中添加少量三氧化二銻,可使氧指數(shù)提高1%-2%。除三氧化二銻外還有許多化合物同樣也有助阻燃作用,如氧化硼、氧化鋅、氧化鎳、二氧化鈦,以及某些銅鹽、鐵鹽等。
五、怎么選擇阻燃劑?
1.阻燃劑的基本要求
1)阻燃效率高,及效能/價(jià)格比高;
2)應(yīng)具備下述生態(tài)和環(huán)保特點(diǎn):
A、對(duì)人、動(dòng)植物無(wú)害;
B、難遷移;
C、熱裂解或燃燒時(shí)釋放出來(lái)的有毒及腐蝕性氣體(包括煙塵)等量要少;
D、易回收,不惡化或者較小惡化機(jī)械回收產(chǎn)品的性能;
E、與環(huán)境相容;
3)與被阻燃基材的相容性好;
4)熱穩(wěn)定性好,分解溫度最好在250℃~400℃間為宜;
5)對(duì)被阻燃基材的加工性能和物理機(jī)械性能影響?。?
6)具有一定的光穩(wěn)定性;
7)原料來(lái)源充足,價(jià)格可為下游用戶(hù)接受。
一個(gè)理想的阻燃劑最好能同時(shí)滿(mǎn)足上述條件,但這實(shí)際上幾乎是不可能的,所以選擇實(shí)用的阻燃劑時(shí),大多是在滿(mǎn)足基本要求的前提下,在其他要求間折衷和求得最佳的綜合平衡。
2.阻燃劑選擇的一般原則
◆一個(gè)有效的阻燃劑應(yīng)能以物理或化學(xué)方式影響物質(zhì)燃燒過(guò)程中的一個(gè)或數(shù)個(gè)階段,能延緩物質(zhì)的燃燒并最終使燃燒熄滅。對(duì)燃燒過(guò)程的不同階段,適用的阻燃劑可能是不同的。
◆在燃燒過(guò)程的加熱階段(即第一階段),能在被阻燃物周?chē)纬刹蝗細(xì)鈶B(tài)包覆層的阻燃劑是有效的。遇熱能形成膨脹包覆層的阻燃劑,也適用于此階段的阻燃。
◆在燃燒過(guò)程的第二階段,即可燃物熱降解階段,有效的阻燃劑可通過(guò)化學(xué)途徑改變可燃物的熱氧化降解模式,降低可燃?xì)怏w濃度,或促進(jìn)成炭、脫氫和脫水等。
◆在燃燒過(guò)程的第三階段,即可燃物分解產(chǎn)生的氣體被點(diǎn)燃的階段,任何增加不燃?xì)鈶B(tài)分解產(chǎn)物濃度和降低可燃?xì)鈶B(tài)分解產(chǎn)物濃度的因素,都可在此階段產(chǎn)生阻燃效果。另外,如果阻燃劑自身會(huì)分解,或者他們與被阻燃基質(zhì)能夠相互作用,可生成氣態(tài)的自由基捕獲劑,則也可降低燃燒速度。
◆在可燃物被引燃后,能降低向可燃物表面的熱傳遞速度,能相對(duì)降低支持燃燒的自由基生成速度的阻燃劑也有利于減緩燃燒過(guò)程。
3.三大系列主要阻燃劑性能比較
有機(jī)鹵系 |
有機(jī)磷系 |
無(wú)機(jī)系 |
|
代表產(chǎn)品 |
十溴二苯醚、四溴雙酚A |
TCPP、BDP |
氫氧化鋁、氫氧化鎂 |
阻燃效率 |
最高 |
高 |
低 |
環(huán)保性 |
放出有毒、腐蝕氣體 |
低毒、低腐蝕、抑煙效果好 |
低毒、低腐蝕、抑煙效果好 |
相容性 |
好 |
好 |
差 |
主要缺點(diǎn) |
燃燒煙霧大、放出有毒腐蝕性氣體 |
揮發(fā)性大、熱穩(wěn)定性差 |
添加量較大、影響材料的物理機(jī)械性能 |
具有優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域 |
通用塑料、工程塑料等 |
聚氨酯、工程塑料 |
通用塑料、橡膠 |
價(jià)格 |
價(jià)格適中 |
價(jià)格適中 |
較低
|
六、阻燃劑的應(yīng)用與生產(chǎn)
1.阻燃劑的應(yīng)用
塑道學(xué)苑通過(guò)不斷創(chuàng)新,努力成為火安全材料領(lǐng)域一站式服務(wù)品牌領(lǐng)導(dǎo)者。充分融合移動(dòng)互聯(lián)新技術(shù)的優(yōu)勢(shì),堅(jiān)持內(nèi)容價(jià)值性導(dǎo)向的原則,致力于帶給行業(yè)人嶄新的知識(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)、全面的產(chǎn)業(yè)思維提升,讓更多業(yè)內(nèi)人士專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備獲得提高,產(chǎn)品技術(shù)問(wèn)題獲得解決,企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力獲得提升。迄今,塑道學(xué)苑已推出內(nèi)容傳播,交流培訓(xùn),材料檢測(cè)三大品牌服務(wù)。咨詢(xún)熱線:0512-62982691
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