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聚氨酯彈性體用磷-氮系阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-11-23 10:58:44 |
溴系阻燃劑是一類很有效的阻燃劑，用于很多日用品和工業(yè)產(chǎn)品的阻燃，是全球產(chǎn)量最大的阻燃劑之一。但是溴系阻燃劑燃燒時(shí)釋放出刺激性和腐蝕性氣體，以及大量的煙霧，近幾年陸續(xù)受禁用，聚氨酯彈性體用磷-氮系阻燃劑應(yīng)運(yùn)而生。
聚氨酯彈性體用磷-氮系阻燃劑有混合型和單質(zhì)型兩大體系，其組成均含有酸源（脫水劑）、碳源（成碳劑）和氣源（發(fā)泡劑）。燃燒時(shí)，在材料表面生成泡沫碳層，藉以隔熱、隔氧、抑煙，并能防止合成材料熔滴和終止連鎖反應(yīng)，聚氨酯彈性體用磷-氮系阻燃劑具有良好的阻燃功能和發(fā)展前景。
聚氨酯彈性體用磷-氮系阻燃劑阻燃、減毒、抑煙相兼并容。天然高分子材料和有機(jī)合成高分子材料，絕大部分是易燃和可燃的。阻燃劑是用來(lái)阻止這些材料被引燃和抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?，含有阻燃劑的材料較難引燃，且能抑制火焰?zhèn)鞑?，因而可以防止火?zāi)的發(fā)生。
阻燃劑應(yīng)盡量減少材料熱分解和燃燒時(shí)產(chǎn)生的有毒和腐蝕性氣體和煙量，它們往往是火災(zāi)中最先產(chǎn)生且最具危險(xiǎn)性的因素，火災(zāi)中的死亡事故大部分是由于有毒氣體和煙致人窒息造成的。因此，阻燃與減毒、抑煙相提并論。經(jīng)阻燃的材料，其火焰?zhèn)鞑ゼ搬尫艧崃康乃俾蚀蠓陆?，可有效降低火?zāi)環(huán)境溫度和火災(zāi)傳播速度，使火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的有毒氣體和煙的生成量減少。
阻燃劑的安全性評(píng)估包含阻燃劑本身的急性毒性、致癌性、致變異性和刺激性，還應(yīng)包含燃燒時(shí)產(chǎn)生的有毒氣體和煙霧量。
阻燃劑分為添加型、反應(yīng)型和后整理型三種。添加型是以物理形式分散于基質(zhì)中，多用于熱塑性高聚物，例如將阻燃劑與合成纖維紡絲原液混合再紡絲；反應(yīng)型是作為高聚物的單體，參與共聚反應(yīng)，最后成為高聚物分子結(jié)構(gòu)中的一個(gè)單體，多用于熱固性高聚物；后整理型是在纖維或織物上進(jìn)行阻燃整理。
阻燃劑最大的用戶是塑料制品，約占80%，此外，紡織品約占5%，涂料約占3%。
阻燃紡織品一般應(yīng)用于穿著、裝飾和工業(yè)用布。穿著以工作服、消防戰(zhàn)斗服、軍裝、兒童和成人睡衣、襯衣為主；裝飾用布包括飛機(jī)、火車、汽車和船舶座椅面料，以及動(dòng)車組和高鐵的座椅和地毯等紡織用品，酒店、高層建筑和公共場(chǎng)所的裝飾用布，家用紡織品如窗簾、門簾、枱布、床墊（單）、地毯、墻布、沙發(fā)套等；工業(yè)用布用于玩具、帳篷等。
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(wú)水苯溶劑中，在不超過(guò)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(guò)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(wú)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。
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。
全世界阻燃劑用量為1500~1600噸。美國(guó)和歐洲的無(wú)機(jī)阻燃劑用量分別占其總用量的50%~55%和40%~45%，日本約為30%，亞洲其他地區(qū)在15%以下。鹵系阻燃劑所占比例中，美國(guó)約20%，歐洲低于20%，日本約為30%，亞洲其他地區(qū)約為50%。
目前，中國(guó)阻燃劑年產(chǎn)量約130~160噸，年平均增長(zhǎng)率達(dá)到15%~20%，高于世界平均增長(zhǎng)率的3%~4%水平。而且，鹵系和鹵磷系阻燃劑的比例過(guò)高，可達(dá)70%左右。其中，溴系阻燃劑約占37%、氯系約占6%、鹵磷系約占25%。直接作為阻燃劑的如氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅等無(wú)機(jī)化合物的用量很低，約占8%。
具有阻燃作用的元素：ⅢA族的硼和鋁，適合作無(wú)機(jī)化合物的非耐久性阻燃劑和有機(jī)硼系阻燃劑；ⅣB族的鈦和鋯以及ⅤB族的鈮，它們的化合物適用于羊毛織物阻燃；ⅤA族的氮、磷、銻和ⅦA族的鹵素是阻燃劑中的主要元素，其中氮、磷適用于纖維素纖維阻燃，鹵素與銻適用于合成纖維的阻燃。
溴系阻燃劑的主要優(yōu)點(diǎn)是阻燃效率高，對(duì)基質(zhì)的性能影響小，性價(jià)比優(yōu)良，熱穩(wěn)定性高，分解溫度大多在300℃；水解穩(wěn)定性優(yōu)，原料來(lái)源充足，制造工藝成熟，價(jià)格適中；適用于多種塑料、橡膠、合成纖維及涂料。全球電子電氣產(chǎn)品所使用的阻燃劑中約有70%左右仍是溴系阻燃劑，是合成纖維和塑料制品所用阻燃劑的主流。
溴系阻燃劑在燃燒時(shí)，釋放出帶有刺激性和腐蝕性的鹵化氫氣體，尤其是與協(xié)同劑銻氧化物配合使用時(shí)，燃燒會(huì)釋放出大量的煙氣，對(duì)生命安全造成嚴(yán)重威脅。
特別是多溴二苯醚燃燒時(shí)產(chǎn)生的不明物質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)含有致癌物多溴代雙苯并二惡烷及四溴代雙苯并呋喃，對(duì)環(huán)境和人體健康存在潛在危害。
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