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高聚物(塑料、纖維、橡膠)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:2017-9-12 15:28:58
本文介紹高聚物(塑料、纖維、橡膠)用阻燃劑。

對(duì)于高聚物(塑料、纖維、橡膠)的阻燃,上世紀(jì)70年代要求的只是阻燃(即防火),80年代則同時(shí)要求阻燃和抑煙,90年代則還要求阻燃系統(tǒng)無(wú)毒。

進(jìn)入新世紀(jì)后,在選擇彈性材料的阻燃技術(shù)和阻燃系統(tǒng)時(shí),環(huán)境效應(yīng)更是必須考慮的重點(diǎn)。所以,現(xiàn)在采用的高聚物(塑料、纖維、橡膠)用阻燃劑,是盡量實(shí)現(xiàn)高效(防火)、低煙、低毒,并對(duì)環(huán)境友好。

橡膠采用的阻燃方法一般有下述幾種。(1)以物理方式加入在氣相或凝聚相或同時(shí)在兩相發(fā)揮阻燃功效的阻燃劑,且通常是采用由多種阻燃劑組成的復(fù)合協(xié)效阻燃系統(tǒng);(2)加入成炭劑及成炭催化劑,以提高橡膠在高熱下的成炭率;(3)與其他高聚物(包括橡膠)共混改性;(4)以物理或化學(xué)手段,提高橡膠的交聯(lián)度;(5)與納米無(wú)機(jī)物復(fù)配成橡膠/無(wú)機(jī)物納米復(fù)合材料;(6)在橡膠大分子中引入阻燃元素(鹵、磷、氮等)制備本質(zhì)阻燃橡膠。但在現(xiàn)階段,阻燃橡膠仍以第一種方法為主,第二種及第三種方法也時(shí)有采用,但后面三種方法,或者由于工藝,或者由于成本,或者由于其他原因,尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。 

到現(xiàn)在為止,國(guó)內(nèi)外對(duì)橡膠的阻燃,相當(dāng)大部分仍采用鹵-銻阻燃系統(tǒng),所用鹵系高聚物(塑料、纖維、橡膠)用阻燃劑主要為氯蠟-70及氯蠟-50,還有溴系阻燃劑中的十溴二苯鍵、六溴環(huán)十二烷、四溴雙酚A、十溴二苯基乙烷等。

鹵-銻系統(tǒng)主要是通過(guò)在氣相捕獲活潑自由基而發(fā)揮阻燃功效,阻燃效率高,性/價(jià)比優(yōu)異。但此系統(tǒng)由于煙和有毒氣體生成量高,特別是由于dioxin問(wèn)題,加上有些鹵系阻燃劑本身也危害人類健康和環(huán)境,所以鹵-銻系統(tǒng)正為人們審慎對(duì)待,日益不為人所歡迎。



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(shù)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(shù)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(shù)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%.


現(xiàn)在,正在評(píng)估若干鹵系阻燃劑的危害性,根據(jù)已有的評(píng)估結(jié)果,歐盟于2003年1月頒布了RoHS指令,要求從2006年7月10起,在歐盟國(guó)家新上市的電子-電氣產(chǎn)品中,禁用五溴和八溴二苯醚。至于在阻燃橡膠中使用廣泛的十溴二苯醚及鹵蠟,前者經(jīng)評(píng)估未發(fā)現(xiàn)其對(duì)環(huán)境和人類健康的明顯危害,后者的評(píng)估則尚在進(jìn)行中。在阻燃橡膠中逐步推廣使用無(wú)鹵阻燃系統(tǒng),乃是必然的趨勢(shì),所以尋求鹵系阻燃劑代用品的研究近20年來(lái)一直為人重視。

無(wú)機(jī)金屬水合物是使用最多的高聚物(塑料、纖維、橡膠)用阻燃劑(也是填料)之一,其中最主要的是氫氧化鋁(ATH)和氫氧化鎂(MH)。它們無(wú)毒、低煙、價(jià)廉,對(duì)環(huán)境友好,但其阻燃效率較低,需要的添加量大。例如,對(duì)天然橡膠,加入75phr的MH和5phr的紅磷,被阻燃橡膠的氧指數(shù)可達(dá)35%,UL94阻燃性達(dá)V-O級(jí)。對(duì)聚烯烴橡膠,欲使其氧指數(shù)達(dá)40%,應(yīng)加入170phr的MH。對(duì)三元乙丙橡膠,加入150~200phr的ATH或MH時(shí),可具有UL94V-0阻燃級(jí)。但如在阻燃橡膠中采用ATH或MH作為消煙劑,則15~30phr即可湊效。

為了有效發(fā)揮ATH及MH在橡膠中的阻燃效能,通常采取如下措施。(1)與其他阻燃劑并用,構(gòu)成協(xié)效系統(tǒng)。例如5~10phr的紅磷(包覆型)即可較大幅度提高ATH及MH的阻燃效率。另外,在某些情況,ATH與MH間也存在協(xié)效作用。如在乙烯-丙烯酸酯彈性體中加入50phrATH及50phr的MH,材料的生煙量低,具UL94V-O阻燃級(jí)。(2)采用表面改性的ATH及MH,且對(duì)不同的橡膠宜采用不同的表面改性劑。(3)應(yīng)有適當(dāng)?shù)牧6燃傲6确植?。?)用于阻燃橡膠線纜料時(shí),要特別注意少量雜質(zhì)對(duì)材料電氣性能的影響。

從環(huán)保及其他一些因素考慮,在阻燃高聚物中增大ATH及MH的使用量是適宜的,在阻燃橡膠中也是如此。

在阻燃橡膠中,磷系阻燃劑也是用得較多的,主要的有聚磷酸銨(APP)、紅磷、三芳基磷酸酯、三烷基磷酸酯、鹵代磷酸酯等。APP同時(shí)含磷及氮,它可單獨(dú)用于阻燃橡膠(但效果欠佳),但更常作為酸組分構(gòu)成膨脹型阻燃劑用于阻燃橡膠。例如,70%乙丙膠、20%AAP、8%三嗪化合物及2%其他助劑組成的系統(tǒng),具有UL 94V-O阻燃級(jí)。

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