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高分子材料阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-11-29 10:11:10 |
隨著高分子材料阻燃劑的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，具有特色的新型阻燃劑和阻燃技術(shù)的研究正日益引起重視。
當(dāng)今高分子材料阻燃劑研究的兩大課題是:(1)具有多重阻燃效用的低毒、少煙的新型阻燃劑(包括阻燃共聚單體)的設(shè)計(jì)與合成應(yīng)用研究;(2)采用輻射交聯(lián)、等離子體改性接枝等技術(shù)進(jìn)行高分子材料阻燃改性研究。
從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用考慮，共混添加和共聚嵌進(jìn)阻燃成分仍然是高分子材料阻燃劑的主導(dǎo)方向。鹵系阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的有機(jī)阻燃劑之一，在上世紀(jì)70年代至80年代中期，經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的黃金時(shí)代。
然而，近年來鹵系阻燃劑在應(yīng)用過程中引起普遍關(guān)注，一是多溴二苯醚本身及以其阻燃的高聚物的裂解和燃燒產(chǎn)物的毒性;另一個(gè)是研制氧化銻的代用品。迄今為止，含鹵阻燃高聚物材料，如聚氯乙烯(ＰＶＣ)、氯丁橡膠(ＣＲ)和由含鹵有機(jī)阻燃劑阻燃的高聚物材料，正被廣泛地使用。固然上述含鹵阻燃材料顯示了優(yōu)越的阻燃性，但它們?cè)谌紵龝r(shí)產(chǎn)生較多的煙霧和有毒的、腐蝕性的氣體(鹵化氫)。這種氣體是火災(zāi)中最危險(xiǎn)的因素，由于它們的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)大于火焰的擴(kuò)散速度，在火災(zāi)中妨礙了人們的撤離和撲滅工作，使生命財(cái)產(chǎn)遭到嚴(yán)重?fù)p失。從這里我們不丟臉出含鹵阻燃劑對(duì)社會(huì)環(huán)境以及我們生活的危害性，因此，必須重視無鹵阻燃劑的研究開發(fā)工作。
無鹵、含磷阻燃劑的應(yīng)用可追溯到19世紀(jì)初。自50年代以來，高分子材料的廣泛應(yīng)用使有機(jī)磷阻燃劑得到很大發(fā)展。70年代初，有機(jī)磷阻燃劑在美國阻燃劑市場上占到總銷量的一半以上，主要用于ＰＶＣ樹脂的阻燃增塑。隨著聚氨酯、聚烯烴以及各種工程塑料阻燃要求的提出，有機(jī)磷阻燃劑新品種的研究也日趨活躍，其發(fā)展的趨勢是進(jìn)步熱穩(wěn)定性和阻燃效率，出現(xiàn)了一系列性能良好的無鹵有機(jī)磷阻燃劑。
磷酸三苯酯tpp原材料是三氯氧磷、三氯化磷、苯酚，利用三氯氧磷直接熱法和三氯化磷冷法磷 ，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tpp。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進(jìn)行減壓蒸餾得成品。
80年代初，早期用于涂料等阻燃的膨脹阻燃體系被引進(jìn)到高分子材料的阻燃，這一時(shí)期，意大利的ＧＣａｍｉｎｏ教授進(jìn)行了一系列的開創(chuàng)性工作，并建立和完善了以磷、氮為主體的膨脹型阻燃體系和阻燃機(jī)理學(xué)說。自80年代以來，環(huán)狀和籠狀磷酸酯及其衍生物的研究引起了廣泛留意。
從而，人們熟悉到揭示阻燃劑對(duì)高分子材料的阻燃機(jī)理是阻燃科學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，以磷酸酯為酸源、季戊四醇等為碳源、三聚氰胺等為氣源的膨脹阻燃體系的阻燃機(jī)理有了一定的共叫，但由于不同阻燃體系在高分子材料中的熱氧化化學(xué)反應(yīng)不一樣，因此新的阻燃體系的阻燃機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究。
無機(jī)阻燃劑諸如Al(OH)3、Mg(OH)2、硼酸鋅及無機(jī)磷化合物等，很多無機(jī)阻燃劑是填料型的，它們?cè)跇渲械奶砑恿看螅蚨鴮?duì)加工工藝及最后產(chǎn)品的性能有較嚴(yán)重的影響。90年代，改進(jìn)無機(jī)阻燃劑性能的努力集中于下述4個(gè)方面:(1)粒徑超微細(xì)化和粒度分布公道化;(2)表面處理;(3)少塵或無塵化;(4)微膠囊化。
Al(OH)3、Mg(OH)2阻燃劑的阻燃機(jī)理Al(OH)3阻燃劑簡稱ATH，其用量占無機(jī)阻燃劑的80%以上，它具有阻燃、消煙、填充三個(gè)功能，不揮發(fā)、無毒、腐蝕小、價(jià)格低，被譽(yù)為無公害阻燃劑。Mg(OH)2阻燃劑也具有以上的特點(diǎn)，且Mg(OH)2比Al(OH)3軟，在混煉、成型加工中對(duì)設(shè)備磨損較少，Mg(OH)2的熱分解溫度較高，在混煉和成型加工溫度下，不致產(chǎn)生熱分解而影響產(chǎn)品質(zhì)量。
Al(OH)3、Mg(OH)2阻燃機(jī)理被以為是以下幾種機(jī)理協(xié)同作用的結(jié)果。Al(OH)3、Mg(OH)2作為填充劑，使可燃性高聚物的濃度下降;在300℃以上脫水吸熱，抑制高聚物的溫度升高;Al(OH)3、Mg(OH)2脫水放出的水汽稀釋可燃性氣體和氧氣的濃度，可阻止燃燒;Al(OH)3、Mg(OH)2脫水后在可燃物表面天生金屬氧化物保護(hù)層，起隔離作用，阻止其繼續(xù)燃燒。
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