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聚苯乙烯的阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-11-8 10:38:19 |
磷系阻燃劑主要包括有機(jī)磷酸酯、紅磷以及聚磷酸銨(APP)等，其阻燃機(jī)理既有氣相機(jī)理，也有凝聚相機(jī)理，但以凝聚相機(jī)理為主。在燃燒時(shí)發(fā)生分解會(huì)生成磷酸的非燃性液態(tài)膜，同時(shí)磷酸又進(jìn)一步脫水生成偏磷酸，偏磷酸進(jìn)一步聚合生成聚偏磷酸。聚偏磷酸具有很強(qiáng)的脫水性，使聚合物脫水炭化，改變了聚合物的燃燒模式，并在其表面形成炭層以隔絕空氣，發(fā)揮阻燃作用。
聚磷酸銨含磷量大、含氮量高、熱穩(wěn)定性好、吸濕性小、分散性好、毒性低、抑煙，可以作為聚苯乙烯的阻燃劑。
聚苯乙烯的阻燃劑的加入對聚苯乙烯的燃燒性能有顯著的影響，隨著聚苯乙烯的阻燃劑用量的增加，聚苯乙烯的氧指數(shù)逐漸增大。
當(dāng)聚磷酸銨含量為25%時(shí)，聚苯乙烯的氧指數(shù)達(dá)到33.0%，垂直燃燒也能通過UL-94V-0級，屬于難燃材料，具有自熄性。目前，聚苯乙烯的阻燃劑聚磷酸銨更多的是應(yīng)用于膨脹阻燃體系中作為酸源和發(fā)泡劑使用，來提高聚苯乙烯的阻燃性能。
于寶剛等研究了磷系阻燃劑1，3，5-三(5，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)己內(nèi)磷酸基)苯(FR)和聚磷酸銨復(fù)配對聚苯乙烯阻燃性能的影響。結(jié)果表明，F(xiàn)R/聚磷酸銨提高了聚苯乙烯的極限氧指數(shù)、熱穩(wěn)定性和殘?zhí)柯?，降低了熱釋放速率。?dāng)FR含量為15%，聚磷酸銨含量為10%時(shí)，聚苯乙烯的極限氧指數(shù)為29.6%，阻燃級別達(dá)到UL-94V-0級。
王會(huì)婭等采用新型磷系阻燃劑1，2，3-三(5，5-二甲基-1，3-二氧雜己內(nèi)磷酸酯基)苯制備了無鹵阻燃聚苯乙烯復(fù)合材料。結(jié)果表明，在聚苯乙烯中添加25%的阻燃劑可以獲得良好的阻燃效果，氧指數(shù)達(dá)到25.5%，平均熱釋放速率下降了22.5%，有效燃燒熱平均值下降了61.0%，且燃燒后形成了無數(shù)封閉孔洞的焦化炭層。
磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃劑TCPP)為無色至微黃色油狀液體，溶于苯、醇、四氯化碳等有機(jī)溶劑，不溶于水和脂肪族烴，相對密度1.27-1.31,折光率1.4916(21.5)，粘度58mm2/S，含氯量32.8%，含磷量9.5%，由于分子內(nèi)同時(shí)含有磷氯兩種元素，阻燃性能顯著，同時(shí)還有增塑、防潮、抗靜電等作用.磷酸三(2-氯丙基)酯其物化性能類似于TCEP，但對水和堿的反應(yīng)性能較低.具有優(yōu)良的阻燃性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能提高制品的耐油性、耐水性和阻燃性.
磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃劑TCPP)主要用于軟硬聚氨酯泡沫,環(huán)氯樹酯,聚本乙烯,醋酸纖維素,乙基纖維素樹脂和酚醛塑料,及槍式泡沫填縫劑的生產(chǎn).特別推薦用剛性聚氨酯泡沫中具有優(yōu)良的熱導(dǎo)及水解穩(wěn)定性,特別適用于ASTM84(II),用于化合物聚氨酯泡沫和不飽和樹酯及酚醛塑料在低溫時(shí)具有低粘性.通常還與三氧二銻配合使用,以提高阻燃效率.
磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃劑TCPP)是用于條狀﹑快狀泡沫生產(chǎn)中的火焰阻燃劑.它是一種成本低廉的火焰阻燃劑,且具有良好的穩(wěn)定性.用于阻燃聚氨酯泡沫塑料，不飽和聚酯，液態(tài)酚醛樹脂，粘合劑等重要的阻燃性增塑劑。也可用在礦用運(yùn)輸帶（特別是煤礦）、導(dǎo)風(fēng)筒、電線電纜、蓬布、壁紙、人造革、卷布滾等。在氰酸醚或聚醚與催化劑的混合物中的儲(chǔ)存穩(wěn)定性甚佳。
周健等以紅磷/Mg(OH)2為協(xié)同阻燃劑，以聚烯烴彈性體為聚苯乙烯的增韌改性劑，通過熔融擠出制得無鹵阻燃聚苯乙烯復(fù)合材料材料。研究表明，紅磷/Mg(OH)2阻燃體系在聚苯乙烯中有良好的協(xié)同阻燃效應(yīng)，阻燃劑用量對復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯影響。
黃兆閣等采用包覆紅磷(MRP)作為無鹵阻燃劑對聚苯乙烯進(jìn)行了阻燃改性。結(jié)果表明，將10份MRP和80份的Mg(OH)2復(fù)配具有明顯的協(xié)同阻燃效果，使聚苯乙烯的氧指數(shù)達(dá)到29%且綜合性能良好。利用錐形量熱儀測定了聚苯乙烯/Mg(OH)2/MRP體系的熱釋放速率、有效燃燒熱和質(zhì)量損失速率，進(jìn)一步證實(shí)了該體系的阻燃效果。
郝建薇等采用氨基硅烷偶聯(lián)劑對聚磷酸銨進(jìn)行了 表面改性，改性后的聚磷酸銨具有良好的疏水性，氨基硅烷偶聯(lián)劑與聚磷酸銨發(fā)生了鍵合反應(yīng)，改性聚磷酸銨的熱失重速率明顯降低。改性聚磷酸銨與雙季戊四醇復(fù)配膨脹阻燃聚苯乙烯的阻燃性能有所提高，拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率得到明顯改善。
膨脹型阻燃劑(IFR)由炭源、酸源和氣源組成，在燃燒時(shí)酸源會(huì)放出無機(jī)酸，使炭源含有的多元醇酯化，進(jìn)而脫水炭化，黏稠的炭化產(chǎn)物在氣源釋放的惰性氣體、反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣及聚合物降解產(chǎn)生的小分子揮發(fā)物的作用下膨脹，形成微孔結(jié)構(gòu)的炭層。該炭層具有隔熱、隔氧、無熔滴并使火焰自熄的作用。IFR克服了含鹵阻燃劑燃燒煙霧大、多熔滴的缺點(diǎn)和無機(jī)阻燃劑由于添加量大對材料力學(xué)性能、加工性能所帶來的不良影響，因此成為近年來最為活躍的阻燃研究領(lǐng)域之一。在阻燃聚苯乙烯中，往往采用聚磷酸銨、聚脲、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MA)等作為膨脹體系，它們與一些含有環(huán)狀氮化物的組分之間具有很強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)。
馮才敏等采用多聚磷酸蜜胺(M聚苯乙烯)和籠狀季戊四醇磷酸酯(PEPA)復(fù)配阻燃聚苯乙烯。研究了M聚苯乙烯/PEPA質(zhì)量比和Cr2O3用量對聚苯乙烯阻燃性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，M聚苯乙烯/PEPA質(zhì)量比為3：2時(shí)，復(fù)配效果最好;添加少量的Cr2O3即可顯著提高復(fù)合材料的阻燃性能。當(dāng)M聚苯乙烯、PEPA、Cr2O3含量分別為12%、8%和2%時(shí)，阻燃聚苯乙烯的氧指數(shù)高達(dá)31.5%，且具有較好的力學(xué)性能。Cr2O3可催化M聚苯乙烯/PEPA間的酯化反應(yīng)，促進(jìn)材料成炭，減緩材料的熱降解速率，提高材料隔熱、隔氧能力。
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