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聚氨酯無鹵型阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-11-26 22:12:10 |
更加嚴格的阻燃劑法規(guī)要求采用熱穩(wěn)定性高，釋熱速度低，生煙量少，低毒的高效阻燃劑。從國內(nèi)外研究的熱點當(dāng)推聚氨酯無鹵型阻燃劑。已推入市場的聚氨酯無鹵型阻燃劑有磷-氮系混合膨脹型和磷-氮系單質(zhì)膨脹型兩大類。
磷系阻燃劑阻燃纖維素纖維時，在較低溫度下分解出磷酸，隨著溫度升高生成偏磷酸，隨后縮合成聚磷酸，它的強烈脫水作用促使纖維素碳化，抑制了可燃性纖維素裂解物的生成，從而達到阻燃效果。磷化合物也能阻止碳被氧化為二氧化碳，因而可降低氧化釋熱量。
在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中，磷類聚氨酯無鹵型阻燃劑能促進成炭作用。還能在火焰中按氣相阻燃。但軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中只能形成少量炭，不足以隔熱隔氧。在PET中，磷阻燃劑可以增加PET燃燒后延續(xù)揮發(fā)性可燃物逸出，可能與PET發(fā)生酸催化變軟，因而促使進了成炭。
溴系阻燃劑的活性是基于熱分解生成自由基，在燃燒過程的自由基連鎖反應(yīng)中，溴自由基可以起到清道夫的作用。很明顯，這種作用的機理可以采用其它自由基來源作為增效劑。這些自由基來源主要包括不穩(wěn)定的碳-碳，氧-氧，氮-氮鍵的物質(zhì)。
大多數(shù)磷系阻燃劑是在凝固相發(fā)揮阻燃功效，包括抑制火焰，熔流耗熱，含磷酸形成的表面屏障，以及酸催化成炭，炭層的隔熱，隔氧等。
為了有效地發(fā)揮磷阻燃劑的成炭作用，一個有效的重要途徑是與氫化合物的結(jié)合。某些氮化合物能增強磷化合物對纖維素的阻燃作用，因為這兩者化合物反應(yīng)而生成了含P-N鍵的化合物，它比磷化合物有更強的阻燃作用，磷氮系的氮化合物能加強磷的氧化，且能釋放氨等惰性氣體，起到隔氧作用。
無鹵膨脹型阻燃劑是阻燃劑的一個發(fā)展方向，用于合成纖維和塑料等高聚物的阻燃。近10余年，關(guān)于膨脹型阻燃劑（Intumescent Flame Retapdant,IFR）的研究與開發(fā)非常多，主要采用磷-氮系列，通過阻燃劑體系中的酸源，碳源，氣源的協(xié)同作用形成膨脹的炭層，從而切斷熔融聚合物和可燃性氣體，并幫助熔融的聚合物成炭，減少了可燃性氣體的生成量，隨燃燒的進行，逐步形成膨脹炭層，該膨脹炭層具有良好隔熱功能和強度。
磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃劑TCEP)
外觀：純凈的磷酸三(2-氯乙基)酯為無色或淡黃色油狀透明液體，具有淡奶油味。
折光率（n20D）1.4731
沸點194℃，閃點225℃
凝固點-64℃
分解溫度240-280℃
粘度38-47厘泊（20℃）
磷含量10.8%
氯含量37.3%,與一般有機溶劑（如醇、酮、芳烴、氯仿等）相溶，不溶于脂肪族烴，幾乎不溶于水、且水解穩(wěn)定性良好，在堿性溶液中有少量分解，本品無明顯腐蝕性。
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。分子中同時含磷和氯，阻燃效果顯著，不易揮發(fā)及水解，對紫外線穩(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%.
膨脹型阻燃劑（IFR）主要是通過凝固相阻燃發(fā)揮作用，在凝固相中延緩或阻止材料的熱分解，減少和中斷可燃物的來源；材料燃燒時表面生成多孔炭層，藉此隔熱，隔氧，并可以阻止可燃氣體進入氣相；阻燃劑受熱分解吸熱，阻止被阻燃材料升高不易達到熱分解溫度。膨脹型阻燃劑按此機理阻燃。
IFR包括酸源，炭源和氣源，它們通過以下相互作用形成炭層的。在較低溫度（150℃）以下，含磷酸酸源產(chǎn)生可作為脫水劑的酸，在稍高溫度時，酸與炭源進行酯化反應(yīng)；體系中的氮作為酯化反應(yīng)的催化劑，加速酯化反應(yīng)進行；反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸汽和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡。于此同時，炭源和酯脫水炭化，體系進一步膨脹發(fā)泡，最終體系呈固化狀態(tài)，形成多孔泡沫炭層。
在TFR三組份中，酸源是最主要的，它在三組份中比例也最大，由于主要成份在酸源中，所示酸源單獨可稱為阻燃劑，而炭源和氣源稱為協(xié)效劑，單一酸源的阻燃效率不高，但隨協(xié)效劑的添加而明顯改善。
膨脹型阻燃劑也能在氣相發(fā)揮阻燃作用，因為磷-氮-碳體系遇熱可能產(chǎn)生一氧化氮和氨氣，它們能使自由基導(dǎo)致的連鎖反應(yīng)終止。
在膨脹型阻燃劑中加入分子篩，可以提高阻燃效率，降低熱量，抑制生煙量，分子篩可以使形成的磷-碳結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。而且分子篩有利于形成交鏈結(jié)構(gòu)，使其與聚合物鏈的相互作用，增強材料的阻燃性能。
膨脹型阻燃劑的成份與結(jié)構(gòu)眾多，但必需與被阻燃的高聚物類型相匹配，才能有效地發(fā)揮其阻燃作用。
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