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高分子材料用阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-9-11 17:31:47 |
本文介紹高分子材料用阻燃劑。
高分子材料由于本身的諸多優(yōu)良性能，在日常生活和生產(chǎn)中占據(jù)著越來(lái)越重要的位置，但由于其易燃性和低燃點(diǎn)引起的火災(zāi)給人們帶來(lái)了慘重的損失，因此高分子阻燃材料的研究十分必要。
下文講解高分子材料用阻燃劑的分類、高分子材料用阻燃劑阻燃機(jī)理和幾種常見的高分子阻燃材料，以及每種阻燃材料的優(yōu)缺點(diǎn)，最后介紹了高分子阻燃材料的發(fā)展方向和要求。
20 世紀(jì)50 年代后,隨著高分子材料工業(yè)的發(fā)展,高分子合成材料愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。與此同時(shí),由于這些有機(jī)聚合物的易燃性和低燃點(diǎn)而引起的火災(zāi)給人們釀成了慘重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以研制出高性能且阻燃的高分子材料已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。
自上世紀(jì)60 年代起,一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家即開始研制生產(chǎn)并應(yīng)用阻燃塑料、阻燃橡膠和阻燃紡織品，而我國(guó)相對(duì)落后。但是目前隨著電器、電子、機(jī)械、汽車、船舶、航空航天和化工業(yè)的發(fā)展,對(duì)產(chǎn)品材質(zhì)的阻燃要求也愈來(lái)愈高,使阻燃劑和阻燃材料的研制、生產(chǎn)及推廣應(yīng)用得以迅速發(fā)展,其品種也日趨增多、產(chǎn)量急劇上升。
目前就全球產(chǎn)量和用量來(lái)看,阻燃劑已成為僅次于增塑劑的塑料助劑,而就產(chǎn)量的年增長(zhǎng)率而言,阻燃劑也位居各種塑料助劑的前列。由于阻燃材料應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和人類生存環(huán)境的需求,具有多重阻燃效用(氣相、凝聚相阻燃)及低煙、低毒的新型阻燃劑合成和阻燃技術(shù)的研究已成為當(dāng)今高分子阻燃材料關(guān)注的兩大課題。
阻燃劑的阻燃機(jī)理與燃燒有著密切的關(guān)系。目前普遍認(rèn)為燃燒反應(yīng)有4個(gè)要素：燃料、熱源、氧和鏈反應(yīng),而通常物質(zhì)的燃燒又分為3個(gè)階段，即熱分解、熱引燃、熱點(diǎn)燃，如果對(duì)不同燃燒階段燃燒的4個(gè)要素采用相應(yīng)的阻燃劑加以抵制，就形成了不同類型的阻燃劑。
阻燃劑的分類方法很多，第一類分類方法是根據(jù)應(yīng)用方式分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。與聚合物簡(jiǎn)單地?fù)胶投黄鸹瘜W(xué)反應(yīng)者為添加劑型，主要有磷酸酯、鹵代烴和氧化銻等；反應(yīng)型則在聚合物制備中視作原料之一，通過化學(xué)反應(yīng)成為聚合物分子鏈的一部分，所以對(duì)材料的使用性能影響較小，阻燃性持久，主要有鹵代酸酐、含磷多元醇等。
中文名稱：磷酸三(2-氯乙基)酯,三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)
英文名稱：Tris(2-chloroethyl) phosphate
中文別名：三氯乙基磷酸酯阻燃增塑劑;;磷酸三(β-氯乙酯);2-氯乙基磷酸雙(2-氯乙基)酯;三(β-氯乙基)磷酸酯;磷酸三(2-氯乙基)酯;TCEP;磷酸三氯乙酯
CAS RN：115-96-8
EINECS號(hào)：204-118-5
分 子 式：C6H12Cl3O4P
分 子 量：285.4898
磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃劑TCEP)用途
1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有極佳的阻燃性，優(yōu)良的抗低溫性及抗紫外線性，其蒸氣只能在225℃以上用明火直接點(diǎn)燃方可燃燒，但移走火源則即刻自熄。以本品為阻燃劑不但可提高被阻燃材料的材料級(jí)別，而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗靜電性。常用于阻燃以硝基纖維和醋酸纖維為基材的油漆涂料，不飽和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛樹脂等，也可用于軟質(zhì)聚氯乙烯的增塑阻燃劑。本品用于不飽和聚酯添加量為10%～20%，在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚為原料)中可為10%左右，在軟質(zhì)聚氯乙烯中用作輔助增塑阻燃劑時(shí)為5%～10%。阻燃劑、鈾、釷、钚、锝等稀有金屬的分離溶劑或萃取劑。
2.本品廣泛用于化纖織物、醋酸纖維素作阻燃劑，除具有自熄性外，還可改善耐水性、耐寒性及抗靜電性。一般用量5～10份。本品為合成材料的優(yōu)良阻燃劑，兼具有良好的增型作用，廣泛用于醋酸纖維素、硝基纖維清漆、乙基纖維素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛樹脂等，所制得的產(chǎn)品除具有自熄性外，還可改善制品的物理性能，制品手感柔軟，也可稱為石油添加劑和稀有元素的萃取劑，并且還是阻燃橡膠輸送帶的主要阻燃材料，一般添加量為5%～10%。
3.用作添加型鹵代磷酸酯類阻燃劑和增塑劑。分子中同時(shí)含磷和氯，阻燃效果顯著，不易揮發(fā)及水解，對(duì)紫外線穩(wěn)定性好。適用于酚醛樹脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纖維素涂料的阻燃劑、聚氯乙烯阻燃性增塑劑、金屬萃取劑、汽油添加劑及聚酰亞胺加工助劑等。能夠改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗靜電性。參考用量5%～20%.
此外，具有抑煙作用的鉬化合物、錫化合物和鐵化合物等亦屬阻燃劑的范疇。第二類分類方法是根據(jù)材料本身分為無(wú)機(jī)系和有機(jī)系。無(wú)機(jī)系細(xì)分為碳酸硅、滑石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化二銻等，有機(jī)系可細(xì)分為鹵系、有機(jī)磷系、磷—氮系(無(wú)鹵膨脹型阻燃劑)、有機(jī)硅系等。
阻燃化技術(shù)的基本原理可歸納如下：
1．使燃料反應(yīng)（氣相）的活性游離基鈍化。鹵素化合物具有使擔(dān)當(dāng)燃料反應(yīng)促進(jìn)劑的活性羥基游離基鈍化的作用。
2．以不可燃燒的氣體隔斷氧氣的供給。鹵素化合物與Sb2O3的協(xié)同效應(yīng)產(chǎn)生出SbCl3具有這樣的效果。
3．由于生成結(jié)碳層及無(wú)機(jī)層使可燃物減少，并隔斷氧氣供給。接碳現(xiàn)象是阻燃性聚合物燃燒時(shí)，作為阻燃劑的磷化物及金屬氧化物。金屬水合物發(fā)生脫水反應(yīng)，由于聚合物的分解、環(huán)化反應(yīng)生成石墨狀燃燒殘?jiān)?。通過可燃成分的降低和隔熱效果，顯示出優(yōu)異的阻燃效果。磷化合物會(huì)有結(jié)碳生成；硅化合物會(huì)以Si-O-C，Si-C 鍵生成物想成的無(wú)機(jī)層作用；金屬氧化物會(huì)使PVC低發(fā)煙。
4．燃燒反應(yīng)體系的吸熱效果。由于水合金屬氧化物的脫水反應(yīng)引起的吸熱反應(yīng)，從而降低反應(yīng)溫度，阻止燃燒反應(yīng)的進(jìn)一步蔓延。
5．低發(fā)煙機(jī)理。結(jié)碳的形成使可燃成分的減少、煙中的微粒子碳因金屬氧化物的存在而加速了氧化。C→CO→CO2
6．低有害氣體化機(jī)理。CaCO3可捕獲HCl氣體，Cu2O、CuO可捕獲HCN氣體。
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