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聚乙烯(PE)阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內國際部經理 ) 發(fā)布時間：2017-9-22 11:42:43 |
聚乙烯(PE)是用途廣、用量最大的熱塑性塑料，其制品具有廣泛的用途，不僅可制作各種生活用品，還可制造冷藏庫部件、電氣零部件、管材、薄膜等工業(yè)制品。
大多數聚合物如聚乙烯都易燃燒，燃燒時不僅發(fā)出火焰，而且還散發(fā)出有毒氣體和煙塵，使其相當長一段時間在建筑、汽車、船舶、電氣工業(yè)等方面的應用受到了限制。70年代，主要塑料生產國，如美國、西德等國都定有嚴格的法規(guī)，要求在很多場合使用的塑料制品一定要具有自熄性，否則就禁止使用。
為擴大塑料制品的應用，人們采用能阻緩塑料燃燒的助劑(稱為阻燃劑)添加到塑料中去。在美國，阻燃劑產量位居助劑產量的第二位，僅次于增塑劑。聚乙烯氧指數較低(為17.4)，且燃燒熱高，若不阻燃，很多場合就不能使用，如電線、電纜、煤礦運輸等方面，因此研究聚乙烯(PE)阻燃劑具有十分重要的意義。
聚乙烯(PE)阻燃劑機理比較復雜，按一般觀點，聚乙烯(PE)阻燃劑的作用分4類:
(1)與塑料的分解產物相結合產生一種可悶熄火焰的氣體。例如，氧化銻(Sb2O3)與PVC中放出的HCl反應后生成了三氯氧化銻氣體將氧隔絕，達到熄火的效果。此機理稱為鹵銻并用。
(2)通過吸收塑料燃燒時產生的熱量，以降低溫度來減緩燃燒速度。如含Al(OH)3(水合氧化鋁)的聚乙烯(PE)阻燃劑，每分解1mol，就要吸收150.48kJ的熱量，從而減緩了其燃燒速度，以達到阻燃的目的。
(3)提供一種與氧氣隔絕的涂層。如磷酸酯，在燃燒時形成偏磷酸，并聚合成多聚合態(tài)層，隔絕氧氣，達到阻燃效果。
(4)能產生阻止燃燒反應的游離基，與塑料生成燃燒性能差的產物。塑料燃燒時，所產生的自由基HO#與碳氫鏈發(fā)生反應，生成新的羥自由基HO#循環(huán)下去，延續(xù)燃燒。如若燃燒時有放出HCl的環(huán)節(jié)，能中和掉羥自由基HO#，而使燃燒終止。含鹵有機化合物阻燃即此機理。
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%.
為達到阻燃效果，要求具有工業(yè)實用價值的聚乙烯(PE)阻燃劑必須具備的條件為:
(1)不降低聚合物的使用性能，如強度、耐熱性等。與樹脂相容性好，易于均勻分散;
(2)分解溫度不應太高，在加工溫度下又不致分解;
(3)耐久性好，長期不分解，不逸出;
(4)來源廣泛，價格低廉。
聚乙烯由于氧指數低、易燃、燃燒熱高，應用于電線、電纜、煤礦等領域時使用受限，因此對其阻燃性能要求越來越高，如無鹵、低煙、低毒等。
通常阻燃劑分為無機阻燃劑和有機阻燃劑兩大類。以往采用的含鹵有機阻燃劑，在燃燒時發(fā)煙量大，且放出有毒氣體，給消防工作帶來困難。若改用無機阻燃劑氫氧化鋁，雖無毒低煙，但添加量要達到60%以上，且使聚乙烯的加工性、力學性能都變差。因此，當前的研究方向是得到填充量較低、阻燃效果好，且無鹵、低煙、低毒的無機阻燃體系。
單用氧化銻幾乎沒有阻燃效果，而單用鹵化物用量又很大，故常以二者聯(lián)合使用，構成一種特別有效的阻燃體系。這種體系最適宜的配比是1mol銻加3mol的鹵化物。應用最多的鹵化物是含溴和含氯的有機化合物，其中溴化物效果更好，但氯化物價格低廉，性能穩(wěn)定，故應用更廣泛。
由文獻可知:(1)含鹵阻燃劑與Sb2O3有很好的協(xié)同作用，而氫氧化鋁作為一種無毒無害、價格便宜的阻燃劑，有其阻燃和降低系統(tǒng)溫度的作用。其三元復合阻燃體系FR)3B(雙三溴苯氧基乙烷)/三氧化二銻/氫氧化鋁阻燃劑，可用于HDPE塑料，且具有良好的阻燃效果;(2)CPE也是一種含氯的高分子材料，與HDPE有良好的相溶性。因此CPE與上述三元阻燃體系共用可減少FR)3B和Sb2O3的用量，以降低成本。即CPE也可作為HDPE阻燃劑，以滿足一般要求。
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