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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)布時間：2017-9-16 23:39:49 |
大多數(shù)高分子材料，無論中天然的，還是合成的，遇火都會燃燒.阻燃劑就是一類能夠防止材料被引燃或者抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?br />
高分子材料阻燃劑應(yīng)用于合成高分子材料或天然高分子材料的阻燃。在高分子材料中加工入高分子材料阻燃劑﹐能夠減少高分子材料的可燃性﹐能使高分子材料接觸火焰時﹐燃燒迅速變慢﹐離開火源后能較快的自熄。注意﹐含有阻燃劑的材料并不能成為不燃材料﹐它們只能減少火災(zāi)危險﹐而不能消除火災(zāi)危險。
對阻燃劑的要求是多方面的。人們希望阻燃劑能在用量很低的情況下具有持久的阻燃作用﹔希望阻燃劑無毒﹐不會在燃燒時生成有毒氣體和濃煙﹔希望阻燃劑具有較高的熱穩(wěn)定性﹐在遇火情況下不會分解或者揮發(fā)﹔希望基礎(chǔ)樹脂的力學(xué)性能和物理性能不會由于阻燃劑的使用而損失或降低。應(yīng)在材料的阻燃性及其它性能之間尋求最佳的性/價比（effect ratio /cost）﹐而不能過多地降低材料原有的良好性能為代價﹐來一味地滿足阻燃性能過高的要求。除此之外﹐在提高材料阻燃性的同時﹐高分子材料阻燃劑應(yīng)盡量減少材料的熱分解或燃燒生成的有毒氣體信發(fā)煙量。在阻燃劑領(lǐng)域﹐阻燃和抑煙是相輔相成的。
阻燃劑主要是含磷﹑鹵素﹑硼﹑銻﹑鉛﹑鉬等元素的有機物的無機物。根據(jù)其使用方法﹐阻燃劑一般分為添加型和反應(yīng)型兩類。添加型阻燃劑是在塑料加工過程中簡單參加和混合在塑料中﹐添加型高分子材料阻燃劑在于熱塑性塑料。反應(yīng)性阻燃劑是在聚合物合成過程中﹐作為一個組分參加反應(yīng)﹐并鍵合到聚合物的分子鏈上﹐多用于熱固性樹脂。有些反應(yīng)型阻燃劑﹐也可在塑料的加工過程中添加。
按照化學(xué)結(jié)構(gòu)﹐阻燃劑又可分為無機阻燃劑和有機阻燃劑兩類。無機阻燃劑包括鋁﹑銻﹑鋅﹑鉬等金屬氧化物﹑磷酸鹽﹑硼酸鹽﹑硫酸鹽等﹔有機阻燃劑包括含鹵脂肪烴和芳香烴﹑有機磷化合物﹑鹵化有機磷化合物等。阻燃劑按照起阻燃作用的主要元素還可分為鹵素系阻燃劑﹑磷系阻燃劑以及鋁﹑銻﹑硼﹑鉬等金屬氧化物阻燃劑﹔也可以按大的類別分為溴系﹑磷系﹑氯系和鋁基﹑硼基﹑銻基阻燃劑等。
磷酸三苯酯(阻燃劑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℃下進行水解生成磷酸三苯酯。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進行減壓蒸餾得成品。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行重結(jié)晶精制。
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)主要用途:用作硝化纖維、醋酸纖維膜的阻燃性增塑劑、聚氯乙烯的增塑劑、粘膠纖維中的樟腦不燃性代用品。
反應(yīng)型阻燃劑與樹脂起一定的化學(xué)反應(yīng)﹐即阻燃劑與樹脂之間有鍵的結(jié)合﹐因此反應(yīng)型阻燃劑在樹脂中比較穩(wěn)定﹐它對火焰的抑制作用通常比添加型的持久﹐對材料的性能影響較小﹐但操作和加工工藝較為復(fù)雜。而添加型阻燃劑只是與樹脂物理混合﹐沒有化學(xué)反應(yīng)﹐使用量較大﹐操作也比較方便﹐因此成為一種廣泛采用的阻燃劑體系。
阻燃劑的燃燒是一個非常復(fù)雜的急劇氧化過程﹐從材料的吸熱分解到劇烈的氧化發(fā)光發(fā)熱﹐包括一系列的物理變化和化學(xué)變化。聚合物在受到外部熱源的作用時﹐首先被加熱﹑進而降解﹑生成揮發(fā)性的可燃氣體和其它熱分解產(chǎn)物。隨著可燃性氣體濃度的增大﹐當(dāng)達到某一極限時聚合物開始燃燒。這一燃燒模式中﹐聚合物在熱源的作用下﹐首先分解產(chǎn)生可燃性氣體﹐可燃性氣體從固相擴散到氣相﹐氣相中可燃性氣體與氧氣反應(yīng)而開始燃燒﹐燃燒產(chǎn)生的熱量向聚合物表面國輻射并傳至聚合物內(nèi)部﹐聚合物由于熱的作用繼續(xù)分解﹐形成燃燒的循環(huán)過程。因此阻燃也就是抑制這個燃燒的循環(huán)過程。
不同聚合物熱分解生成的產(chǎn)物決定了聚合物燃燒的難易程度﹐因此不同的聚合物具有不同的燃燒性能。同一聚合物由于加入不同的助劑其燃燒的難易程度也有變化﹐當(dāng)PVC中加入增塑劑后制品往往變得容易燃燒﹐而加入阻燃劑則使制品難以燃燒。阻燃的目的是為了提高制品的難燃程度﹐減少發(fā)生火災(zāi)的可能性而使制品變成不燃材料。聚合物阻燃后雖然可以降低發(fā)生火災(zāi)的危險性﹐但不能完全消除火災(zāi)危險。阻燃后的聚合物在大火中仍能猛烈燃燒。
聚合物的熱分解特性決定了聚合物的燃燒性能。聚合物吸收足夠的能量后開始分解﹐生成分子量比較小的可燃性氣體﹑不燃性氣體和炭化殘渣。不同的聚合物由于組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同﹐具有不同的熱分解性能﹐即不同的熱分解溫度和不同的分解產(chǎn)物。熱分解溫度高﹐說明聚合物的熱穩(wěn)定性好﹐需要供給較多的熱量才能使其分解。聚合物分解產(chǎn)物決定著聚合物引燃的難易程度﹐分解產(chǎn)物中含有可燃性氣體越多越易燃燒。
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