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聚氯乙烯用阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-11-9 10:52:21 |
聚氯乙烯是一種使用一個(gè)氯原子取代聚乙烯中的一個(gè)氫原子的高分子材料，是含有少量結(jié)晶結(jié)構(gòu)的無(wú)定形聚合物。這種材料的結(jié)構(gòu)如下：[ ―CH2 ―CHCl― ]n。PVC是VCM單體多數(shù)以頭-尾結(jié)構(gòu)相聯(lián)的線形聚合物。碳原子為鋸齒形排列，所有原子均以σ鍵相連。所有碳原子均為sp3雜化。
在PVC分子鏈上存在短的間規(guī)立構(gòu)規(guī)整結(jié)構(gòu)。隨著聚合反應(yīng)溫度的降低，間規(guī)立構(gòu)規(guī)整度提高。聚氯乙烯大分子結(jié)構(gòu)中存在著頭頭結(jié)構(gòu)、支鏈、雙鍵、烯丙基氯、叔氯等不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)、使得耐熱變形及耐老化差等缺點(diǎn)。故作交聯(lián)后，可將該類缺點(diǎn)消除。
隨著聚氯乙烯應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，對(duì)其各方面的性能要求也越來(lái)越高。聚氯乙烯具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學(xué)藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90%的硫酸、濃度為60%的硝酸和濃度20%的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。
聚氯乙烯的最大特點(diǎn)是阻燃性能，因此被廣泛用于防火應(yīng)用。但是聚氯乙烯在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放出氯化氫和其他有毒氣體，例如二惡英。因此需要聚氯乙烯用阻燃劑對(duì)其進(jìn)行阻燃改性。
聚氯乙烯熱穩(wěn)定性差，受熱易發(fā)生分解，且分解產(chǎn)物將加速聚氯乙烯分解；聚氯乙烯成型加工過(guò)程中對(duì)聚氯乙烯用阻燃劑的要求比較苛刻。少量的聚氯乙烯用阻燃劑分解就會(huì)引起聚氯乙烯材料的大量分解；此外，聚氯乙烯是高結(jié)晶性的聚合物，與其他添加劑相容性差。隨著添加劑用量的增加，其物理力學(xué)性能大幅度降低，因此想制得阻燃性能良好的聚氯乙烯具有相當(dāng)大的難度。
世界上工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家于20 世紀(jì)60 年代起就開始對(duì)聚氯乙烯用阻燃劑以及阻燃聚氯乙烯進(jìn)行研究開發(fā)，70～80年代最為活躍。
由于適用于聚氯乙烯的阻燃劑體系比較少，且阻燃劑添加方法比較單一，大量添加阻燃劑會(huì)使其力學(xué)性能明顯下降。因此，制備性能優(yōu)良的阻燃聚氯乙烯很困難，本文將對(duì)不同的阻燃體系、阻燃劑不同添加方法作以簡(jiǎn)要介紹。
磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯(阻燃劑TDCPP)物理化學(xué)性質(zhì)
外觀：無(wú)色粘性液體
熔 點(diǎn)：-64℃
沸 點(diǎn)：315℃
密 度：1.512
閃 光 點(diǎn)：249℃
折 射 率：n20/D 1.503
比重1.490-1.510
氯含量49.5％±0.5
顏色值 Max 100
水含量 0.10％Max
粘度（25℃）1500-1800CPS
酸度（毫克KOH /克 0.10 Max
磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯(阻燃劑TDCPP)用途：
該產(chǎn)品具有高效阻燃劑，揮發(fā)性低，熱穩(wěn)定性高，耐水，耐堿穩(wěn)定易溶于多數(shù)有機(jī)物質(zhì)，加工性能好，用塑，防潮，防靜電，防拉，防壓縮性能。廣泛用于不飽和聚酯，聚氨酯泡沫塑料，環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，橡膠，軟質(zhì)聚氯乙烯，合成纖維等塑料和涂料在高溫?zé)峤?，可以用作乳化劑和防爆劑?br />
無(wú)機(jī)阻燃劑具有熱穩(wěn)定性好、毒性小或無(wú)毒、不產(chǎn)生腐蝕性氣體，在存儲(chǔ)過(guò)程中不揮發(fā)、不析出、有持久的阻燃效果等優(yōu)點(diǎn)，并且原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉。特別是現(xiàn)在對(duì)阻燃產(chǎn)品的環(huán)境安全性和使用安全性的要求日趨嚴(yán)格的情況下，無(wú)機(jī)阻燃劑顯得越來(lái)越重要。目前，商業(yè)化的無(wú)機(jī)阻燃劑主要有氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化二銻、聚磷酸鋅等。劉鵬波等選用Mg(OH)2作為聚氯乙烯 的阻燃劑，并且研究了其對(duì)聚氯乙烯阻燃效果及力學(xué)性能的影響。
隨著Mg(OH )2 阻燃劑的加入，聚氯乙烯的阻燃性能有較大的提高，當(dāng)Mg(OH)2的加入量為60% 時(shí)，氧指數(shù)由15%提高到40%，水平燃燒速度由0.33mm/s降至0.31mm/s。但是聚氯乙烯與無(wú)機(jī)阻燃劑Mg(OH)2的相容性差，阻燃劑的加入使聚氯乙烯的力學(xué)性能下降。
馮定松等研究了在共聚氯乙烯中加入Al(OH)3 或Mg(OH)2，結(jié)果表明：填充40%Al (OH)3 或Mg(OH)2 其燃燒速率降為純共聚氯乙烯的一半，當(dāng)Al (OH)3加入量占共聚氯乙烯質(zhì)量的60%時(shí)，產(chǎn)物完全不燃；與Al(OH)3相比Mg(OH)2 的阻燃效果較差。將Al (OH)3 用鋁偶聯(lián)劑預(yù)處理后再與共聚氯乙烯共混，能明顯改善其力學(xué)性能，且不影響其阻燃性。加入硬脂酸鋅可明顯改進(jìn)其流動(dòng)性。二者并用可明顯增加共混材料的強(qiáng)度及流動(dòng)性。以36%的聚氯乙烯、60%的Al(OH)3、4%的鋁酸酯偶聯(lián)劑制得的Al(OH)3 阻燃聚氯乙烯的燃燒特性為2s內(nèi)無(wú)明火；拉伸強(qiáng)度為18.2MPa，缺口沖擊強(qiáng)度為4.0kJ/m2。
趙小平等從硼系阻燃劑中篩選3,5水合硼酸鋅；鉬系阻燃劑中篩選鉬酸銨對(duì)聚氯乙烯進(jìn)行阻燃改性，發(fā)現(xiàn)用150g 聚氯乙烯，1g抗氧劑3114，1g三聚氰胺，0.5g外潤(rùn)滑劑EBS，加入20g硼酸鋅時(shí)阻燃聚氯乙烯氧指數(shù)達(dá)到18%，但模壓時(shí)有較強(qiáng)甲醛氣味。此現(xiàn)象說(shuō)明，硼系阻燃劑硼酸鋅易引起聚氯乙烯分解，不適宜作為聚氯乙烯的主阻燃劑；當(dāng)加入鉬酸銨20g時(shí)阻燃聚氯乙烯氧指數(shù)可以達(dá)到18.5%，且加工時(shí)無(wú)甲醛氣味，所得樣板密實(shí)。鉬系阻燃劑基本上不會(huì)引起聚氯乙烯的分解，并且阻燃效果也較好。
將Mn、Ba、Sr、Ca或Mg的硼酸鹽加入到聚氯乙烯中得到自熄配方。用鉬化合物，如MoO3、MoS2、（NH4）Mo2O7、CaMoO4等和磷或磷化合物阻燃聚氯乙烯。
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