阻燃剂解决方案解析
上海微谱分析测试中心，是一家专业从事材料分析技术服务的机构，面向社会各业提供各类橡胶材料制品的剖析、橡胶耐老化性能、橡胶助剂定性分析测试服务。
本测试中心由高校科研院所教授博士领衘、多个专业领域专家所组成的技术团队具有长期从事材料分析测试的经验，技术水平和能力属国内一流。通过综合性的分离和检测手段对未知物进行定性鉴定与定量分析，为科研及生产中调整配方、新产品研发、改进生产工艺提供科学依据。本中心报告提供测试数据图谱，以专业、科学的测试手段服务于相关企业
随着现代高新科学技术的应用,老牌的阻燃剂已经远远不能满足市场对其性能的需求了,比如含卤阻燃剂在材料燃烧时放出大量的卤化氢气体,进而吸水形成具有强腐蚀性的氢卤酸而造成二次公害。现今阻燃剂无卤呼声日益高涨,含卤阻燃剂很难在21世纪得到较大发展,而无机含结合水的阻燃剂,如Al(OH)3、Mg(OH)2 等必将向微细化及纳米化方向发展,单一阻燃剂将被复合型具有协同效应的阻燃剂替代,21 世纪的新型阻燃剂必将会是无卤、高效、低烟、低毒、多功能的复合型阻燃剂
一阻燃剂的几种典型的阻燃机理
1.1 凝聚相阻燃机理
高温下阻燃剂在聚合物表面形成凝聚相,隔绝了空气,阻止热传递、降低可燃性气体释放量,从而达到阻燃目的。形成凝聚相隔离膜的方元醇类,如N,N 双 (2 羟乙基)氨甲基膦酸二乙酯、FMC 公司生产的主要产品FR D 和FR T 等。随着聚氨酯、聚烯烃以及各种工程塑料阻燃要求的提出,相继又出现了一系列相容性好、稳定性高的新型大分子量或聚合物型有机磷阻燃剂。例如,美国GreatLake 公司生产的CN 1197,系季戊四醇基磷酸酯阻燃剂,可用于环氧和不饱和聚酯树脂等复合材料的阻燃;以CN 1197为中间体衍生出一系列新阻燃剂,如采用CN 1197 与丙烯酸反应制备出含有笼状磷酸酯结构的阻燃丙烯酸酯,与聚磷酸铵复配,可用于聚丙烯的阻燃,效果十分显著。王玉忠等合成了聚苯基膦酸二苯砜酯(PSPPP)、聚苯基膦酸二苯偶氮酯(PAPPP)及聚苯基膦酸双酚A 酯(PBPPP)。PSPPP 系采用双酚S和苯膦酰二氯为原料,用熔融缩聚方法合成,数均分子量超过104,该产品具有很高的热稳定性,对PET 具有极好的阻燃作用;PAPPP 则是以苯膦酰二氯和对氨基苯酚为原料,经重氮化和界面缩聚反应制得,该化合物具有较低的分解温度和高残余量,具有良好的阻燃性;PBPPP 则是以苯膦酰二氯和四溴双酚A 为原料,经熔融缩聚反应合成,产品具有较高分子量、较好的热稳定性,对PET 具有较好的阻燃性。
1.2 磷 氮系膨胀型阻燃剂的开发充满活力
膨胀型阻燃剂一般以磷、氮为主要成分,不含卤素,也不采用氧化锑为协效剂。含有这类阻燃剂的高聚物受热时,表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层,起到隔热、隔氧、抑烟的作用,并防止产生熔滴现象,具有良好的阻燃性能。膨胀型阻燃剂符合当今要求阻燃剂少烟、低毒的发展趋势,被认为是实现阻燃剂无卤化很有希望的途径之一。膨胀型阻燃剂分混合膨胀型和单组分膨胀型。混合膨胀型阻燃剂是由于个别的酸源(如磷酸盐或磷酸酯)、碳源(如多元醇)及气源(如含氮化合物)组成的混合物。如HoechstCelanese 公司生产的Ex olitTFR 系列和Montedison 公司的SpinflamMF82 系列,它们都是以磷、氮为活性组分,不含卤素和氧化锑,燃烧时主要在凝聚相起作用,能生成焦碳层,保护下层基质不继续燃烧和不产生熔滴,还可抑制生烟量,不产生有毒或腐蚀性气体,具有优异的热稳定性和加工使用性能。适合于阻燃PE 和PP,当用量为25%~30%时,阻燃材料氧指数可达30,阻燃级别达UL94V0 级。以聚磷酸铵为基础的膨胀型阻燃剂是当前的研究热点。大优于许多小分子阻燃剂,有可能成为今后的更新换代产品。
1.3 表面改性、超细化是无机阻燃剂发展方向
无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性和有毒气体等特点,且价格便宜,无机阻燃剂占各类阻燃剂一半以上。主要品种有:氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化钼、氧化锆、钼酸铵、硼酸锌等,其中氢氧化铝(ATH)占无机阻燃剂的80%以上。但由于无机阻燃剂的阻燃效果差,添加量大,须采用新技术,如超细化、表面改性、大分子键合等进行改进。
1.3.1 表面改性 无机阻燃剂具有较强的极性与亲水性,同非极性聚
料相容性差,界面难以形成良好的结合和粘接。为改善其与聚合物间的粘接力和界面亲和性,采用偶联剂对其进行表面处理是最为有效的方法之一。常用的偶联剂是硅烷和钛酸酯类。如经硅烷处理后的ATH,阻燃效果好,能极有效提高聚酯的弯曲强度和环氧树脂的拉伸强度;经乙烯 硅烷处理的ATH,可用于提高交联乙烯 醋酸乙烯共聚物的阻燃性、耐热性和抗湿性。钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂可以并用,能产生协同效应。经过表面改性处理后的ATH 表面活性得到了提高,增加了与树脂之间的亲和力,改善了制品的物理机械性能,增加了树脂的加工流动性,降低了ATH 表面的吸湿率,提高了阻燃制品的各种电气性能,而且可将阻燃效果由V 1 级提高到V 0 级。
1.3.2 超细化 目前,ATH 的超细化、纳米化是主要研究开发方向。
ATH 的大量添加会降低材料的机械性能,而采用超细化的,特别是纳米级的ATH 填充塑料,会起到刚性粒子增塑增强的效果。这是由于阻燃作用的发挥是由化学反应所支配的,对于等量的阻燃剂,其粒径愈小,比表面积就愈大,阻燃效果就愈好。另一方面,超细化、纳米化的ATH,增强了界面的相互作用,可以更均匀地分散在基体树脂中,更有效地改善共混料的力学性能。如在LDPE/EVA(70/30)中填充美国Solem 公司开发的粒径为10μm 的ATH,挤塑能力可提高40%。
二几种新型阻燃技术
2.1 消烟技术
在火灾中,烟是最先产生和最易致死且贻误救火时机的因素,所以当代的“阻燃”是与“抑烟”相提并论的,而且对某些塑料,如PVC 而言,“抑烟”比“阻燃”更为重要。含卤高聚物、卤系阻燃剂和锑类化合物是主要的发烟源。因此除了阻燃剂的非卤化是减少发烟量的主要途径外,对PVC 等含卤高聚物采用添加消烟剂是解决发烟的途径
上海微谱分析测试中心
网址：cuturl('www.591ceshi.cn') 邮箱：
591ceshi@163.com
电话：021-51093902 杜老师
地址：上海市赤峰路65号同济大学科技园701室
