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低煙無鹵聚丙烯(PP)阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-1-13 16:58:44 |
聚丙烯(PP)是一種無毒，價格低廉，用途廣泛，機(jī)械性能優(yōu)異的高分子聚合物，但是聚丙烯為易燃聚合物，無法滿足在家電，電器中要求高阻燃、高灼熱絲的要求，利用復(fù)配技術(shù)得到低煙無鹵聚丙烯(PP)阻燃劑，可以滿足阻燃和灼熱絲的要求。
膨脹型阻燃劑一般是以P、C、N元素為核心部分的復(fù)合阻燃劑，通常由碳源(成炭劑)，酸源(脫水劑)，氣源(膨脹劑)三部分組成。燃燒時各組分間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成多孔膨脹執(zhí)迷的碳層，該碳層起到了隔熱、隔氧、抑制煙霧、防止熔滴的作用，從而達(dá)到阻燃目的，膨脹型阻燃劑很早被廣泛的用于防火涂料，將該阻燃劑用于塑料中是近20年的事情，由于國內(nèi)合成技術(shù)的發(fā)展，克服了阻燃劑耐溫低，分子量低，加工性差的缺點(diǎn)，使低煙無鹵聚丙烯(PP)阻燃劑成為可能，并且成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
實(shí)驗(yàn)原材料：PP:MFR=1.5-3.5g/10min均聚PPT300；PP:MF=7-9g/10min共聚PPSP179；季戊四醇PER。
將T300,SP179,PERIFR等按照比例(配方比例見表一)均勻混合后在雙螺桿擠出機(jī)按照170，180，180，180，185，185，185，190轉(zhuǎn)速320RPM擠出，上述材料在注塑機(jī)中按照一區(qū)160，二區(qū)170，三區(qū)180，噴嘴180下注塑成型，按照ISO標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行力學(xué)，熱學(xué)進(jìn)行檢測。
膨脹型阻燃劑在受熱時，成炭劑在脫水劑的作用下脫水成碳，碳化物在膨脹劑分解的氣體的作用下形成蓬松發(fā)孔封閉結(jié)構(gòu)的碳層。該碳層為無定形碳結(jié)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)是碳的微晶，一旦形成其本身不燃，并可以阻止聚合物與熱源間的熱傳導(dǎo)，降低聚合物的熱解溫度。另外，多孔碳層可以阻止氣體的擴(kuò)散，即阻止熱解產(chǎn)生的氣體擴(kuò)散，同時阻止外部氧氣擴(kuò)散到未裂解聚合物表面，當(dāng)燃燒得不到充分的氧氣和熱能時，燃燒的聚合物便會自熄。碳層形成的過程如下：
1.較低的溫度下酸源釋放出無機(jī)酸
2.在較高于釋放酸的溫度下發(fā)生酯化反應(yīng)，體系中的胺可以作為酯化反應(yīng)的催化劑
3.體系在酯化反應(yīng)過程中融化
4.反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使PP材料發(fā)泡和溫度降低，與此同時由于磷酸的存在使高聚物脫水炭化，形成無機(jī)物和炭殘留物，且體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡
5.體系進(jìn)一步固化，溫度降低，隔絕空氣，反應(yīng)完成，形成多孔炭層。
磷酸三苯酯tpp生產(chǎn)工藝
三氯氧磷直接法（熱法）和三氯化磷間接法（冷法）。
（1）熱法 將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，在不超過10℃以下，緩緩加入三氯氧磷，然后在回流濕度下反應(yīng)3-4h，冷卻至室溫后，反應(yīng)物經(jīng)水洗回收吡啶，用于燥硫酸鈉脫水，過濾除硫酸鈉，常壓下蒸餾回收苯；減壓蒸餾收集243-245℃/1.47KPa的餾分，經(jīng)冷卻、結(jié)晶、粉碎即得成品。
( 2 ）冷法 將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，然后于40℃下滴加三氯化磷生成亞磷酸三苯酯，繼續(xù)在70℃下通入氯氣生成二氯代磷酸三苯酸，再于80℃下進(jìn)行水解生成磷酸三苯酯。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進(jìn)行減壓蒸餾得成品。精制方法：常含有苯酚、磷酸和酸性磷酸苯酯等雜質(zhì)。用乙醇或乙醇與溶劑汽油的混合液進(jìn)行重結(jié)晶精制。
復(fù)配的低煙無鹵聚丙烯(PP)阻燃劑為含有酸源和氣源的復(fù)合阻燃劑，PER:IFR=2:3使體系中酸源、碳源、氣源達(dá)到最佳比例，形成最佳的阻燃效果。灼熱絲檢測時，由于測試的溫度固定于一個數(shù)值，在阻燃體系中能夠降低測試樣品受熱時的表面溫度，并且灼熱絲探頭擊穿樣品的同時，形成致密的碳層阻止熱量的繼續(xù)傳播，是通過GWIT測試的關(guān)鍵。
應(yīng)用及用途：同溴系阻燃體系相比，此體系具有綠色環(huán)保，燃燒時無有毒氣體，低煙，低密度的優(yōu)點(diǎn)，在小家電外殼等產(chǎn)品中可完全替代溴系阻燃產(chǎn)品。
配方中SP179的加入改善了阻燃體系中阻燃劑對材料韌性的影響，在伸長率和簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度上有所提高，復(fù)配的阻燃劑比市售阻燃劑有更好的可加工性和優(yōu)異的耐溫性能，在受熱時能夠顯著降低材料的表面溫度，形成致密的碳層。由于無鹵膨脹型阻燃劑阻燃機(jī)理上的原因，此配方體系不適合含有礦物填料的配方，并且由于合成分子量較低，加工溫度比溴系阻燃劑偏低。
聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯（isotactic polypropylene）、無規(guī)聚丙烯（atactic polypropylene）和間規(guī)聚丙烯（syndiotactic polypropylene）三種。
甲基排列在分子主鏈的同一側(cè)稱等規(guī)聚丙烯，若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側(cè)稱無規(guī)聚丙烯，當(dāng)甲基交替排列在分子主鏈的兩側(cè)稱間規(guī)聚丙烯。一般工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯樹脂中，等規(guī)結(jié)構(gòu)含量約為95%，其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。
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