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聚合物基材無鹵阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-1-10 20:37:12 |
阻燃材料是指能夠延緩著火，能抑制火焰?zhèn)鞑デ夷軌蜃韵ê途哂凶韵ㄐ缘囊活惒牧?。在上世紀70年代開始研究的初期，阻燃材料的制備主要是在聚合物中添加一定量的含鹵阻燃劑，利用阻燃劑分解釋放鹵化氫。
阻燃劑與聚合物降解的自由基相互作用，降低自由基濃度，從而減緩或終止了火焰中的鏈式氧化反應;且鹵化氫是難燃的氣體，受重力影響在聚合物燃燒的邊界形成導熱性很低的物層，稀釋了聚合物表面的可燃性氣體的濃度及氧的濃度，也降低了可燃性氣體的溫度，最終減緩了燃燒速度，甚至火焰終止。
但是，含鹵阻燃材料發(fā)生火災時，燃燒過程中發(fā)煙量大，同時釋放出有毒的鹵化氫氣體，造成“二次災害”，對人類的生命構(gòu)成了嚴重的威脅，從而人們著手研究一種生態(tài)環(huán)保性能優(yōu)異的阻燃材料――無鹵阻燃材料。無鹵阻燃材料將成為今后研究發(fā)展的重要方向。
對于材料的燃燒，是由于在高溫條件下，材料發(fā)生分解生成可燃性氣體，同時在氧熱的作用下發(fā)生燃燒，所以無鹵阻燃材料的制備常用方法是通過聚合物基材無鹵阻燃劑，從而降低燃燒物表面的溫度，降低可燃性氣體濃度和減少或阻斷氧供給，以達到阻燃的效果。按照阻燃劑與被阻燃基材的關(guān)系，阻燃劑可以分為添加型阻燃劑和反應型阻燃劑兩大類。
添加型聚合物基材無鹵阻燃劑在聚合物的加工階段加入，同時，它不與聚合物及聚合物中的其它組分不發(fā)生化學反應，通過物理方式分散于聚合物當中，從而賦予材料阻燃性能，而對于反應型阻燃劑，是在聚合物制備過程中加入的，或作為聚合物單體，或作為交聯(lián)劑參與化學反應，最后成為聚合物結(jié)構(gòu)單元而賦予聚合物阻燃性能。在實際應用過程中，因所有基材不同，在選用聚合物基材無鹵阻燃劑方面，包括品種、用量等，有一定的差異，以滿足不同場所下的不同使用要求。
磷酸三苯酯tpp是種含磷元素的無鹵環(huán)保型阻燃劑，面上大多數(shù)產(chǎn)品為自色片狀結(jié)晶，改產(chǎn)品為自色結(jié)晶性粉末，也更用于溶解于有機溶劑，TPP不溶于水，溶于苯、氯仿、醚和而酮，微溶于Z醇。微具芳香氣味，微有潮解性，不易燃燒。熔點約50℃，受熱時快速熔化成箍狀，潤精效果極佳，常作為阻燃增塑潤精劑使用。它在許多塑料和樹脂用作阻燃劑，如酚醛樹脂，環(huán)氧樹酯等。
添加型聚合物基材無鹵阻燃劑是通過物理方法加入被阻燃基材中，工藝簡單，能滿足使用要求的阻燃劑品種多，但是需要解決的問題是，阻燃劑的分散性、阻燃劑與聚合物之間的相容性和界面性等等[3]，這此將很大程度上影響聚合物的力學性能和加工性能。無鹵添加型阻燃劑常用的有金屬氫氧化物、紅磷、聚磷酸銨等。
經(jīng)過長期的研究發(fā)現(xiàn)，金屬氫氧化物類無鹵阻燃劑具有比較好的熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)、阻燃效果好及價廉等優(yōu)點，常用的金屬氫氧化物包括：氫氧化鋁(ATH)、氫氧化鎂(MH)、硼酸鋅、三氧化二銻等，其中氫氧化鋁(ATH)和氫氧化鎂(MH)是最典型的代表。下文對此兩種阻燃劑進行闡述。
阻燃機理。ATH和MH的阻燃效能有以下兩個方面：第一，高溫下吸熱釋水，由于水的比熱大，分解生成的水變成水蒸氣， 此過程要吸收大量的熱量，使聚合物表面溫度降低，同時，值得注意的是，生成的水蒸汽有蓄熱和稀釋聚合物表面可燃性氣體的濃度和氧氣的濃度，且包圍火焰，從而使燃燒大大減緩或終止。
據(jù)研究表明，對于ATH，釋水起始溫度為220℃，釋水量可達34%，釋水吸熱1770kJ/kg;而對于MH，此三值分別為330℃，31%，1370 kJ/kg，可見，釋水吸熱是ATH和MH的阻燃功能之一。第二，ATH和MH分解生成的氧化物與燃燒形成的其它炭化物在聚合物的周圍，形成了一層惰性屏蔽層，隔熱耐火，阻止了聚合物進一步遇火燃燒，同時也大大降低了熱分解氣體從聚合物固相擴散到燃燒區(qū)域的速率。所以，這些過程的綜合作用，加強了金屬氫氧化物的阻燃性能。
研究進展。肖衛(wèi)東等在研究表明，ATH在阻燃EP時需要添加60份才能使氧指數(shù)達到27.6%。為了不影響材料性能，同時又能滿足阻燃效果，可以采取的措施：超細化處理ATH，其粒徑可達0.5～10um，粒度達到2000～2500目;采用有機硅烷，鈦酸酯等對其進行表面處理，或者加入少量石蠟、硬脂酸鹽等處理，使ATH能均勻分配于聚合物中，降低了混料時間及能耗。
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