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聚乙烯用阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-11-7 15:22:09 |
聚乙烯樹脂有許多優(yōu)點:它質(zhì)輕、無毒、抗沖擊性能優(yōu)異、且價格低廉、成型加工容易，因而被廣泛地 應(yīng)用于國民生產(chǎn)中的各個部門。然而由于其易燃(氧指數(shù)僅為1714)，而且燃燒時伴有熔融滴落現(xiàn)象，因而必須提高其阻燃性能才可以安全使用。
聚乙烯從受熱到燃燒需要經(jīng)歷熔融解聚、分解、著火燃燒、延燃等幾個過程。其燃燒反應(yīng)的機理是按自由基反應(yīng)機理進(jìn)行的，其中至關(guān)重要的一個過程就是熱分解，在此過程中聚乙烯分解產(chǎn)生小分子碳?xì)浠衔?，這些小分子碳?xì)浠衔镌跓岷脱醯淖饔孟驴梢援a(chǎn)生活性很高的H?、HO?、和O?，從而在不從外界獲得能量的情況下就可以同外部分子相化合，并生成新的自由基，從而保持燃燒持續(xù)進(jìn)行。
聚乙烯用阻燃劑有反應(yīng)型和添加型兩類。反應(yīng)型阻燃劑主要是通過帶有阻燃元素的單體合成聚合物，使聚合物主鏈或側(cè)鏈帶有阻燃元素，起到阻燃作用。添加型阻燃劑是指以物理分散狀態(tài)同高分子材料進(jìn)行共混并發(fā)揮阻燃作用的阻燃劑。
聚乙烯用阻燃劑反應(yīng)型由于其通過聚合反應(yīng)使具有阻燃功能的結(jié)構(gòu)單元通過化學(xué)鍵連接在高分子上，因此其阻燃效果持久，而且對聚乙烯的物理力學(xué)性能影響小，但是因為技術(shù)和價格的問題，使其推廣和應(yīng)用受到了限制。同反應(yīng)型阻燃劑相比，聚乙烯用阻燃劑添加型使用方便，價格相對低廉，因而是目前實現(xiàn)聚乙烯阻燃常用的方法。
鹵系阻燃劑以其添加量少，阻燃效果顯著而最常用，在20世紀(jì)70～80年代呈經(jīng)歷了發(fā)展的黃金時代。雖然其用量呈逐漸下降的趨勢，但目前其產(chǎn)量和用量仍是世界上較大的阻燃劑品種。鹵系阻燃劑主要有氯系和溴系兩大類。氯系阻燃劑常用的品種有氯化石蠟、氯化聚乙烯、四氯鄰苯 二甲酸酐、四氯雙酚A、六氯環(huán)戊二烯及其衍生物等。
溴系阻燃劑從化合物結(jié)構(gòu)上可將其分為溴代二 苯醚類、四溴雙酚A類、溴代多元醇類、溴代鄰苯二甲酸酐類，以及其它各種新型的溴系阻燃劑。氯系阻燃劑的阻燃效果不及溴系阻燃劑，這同C2Cl鍵鍵能比C2Br鍵鍵能大，不易產(chǎn)生氯游離基有關(guān)。
經(jīng)過鹵系阻燃劑處理后的聚乙烯材料雖然有很高的阻燃性能，但也有很多不足，主要表現(xiàn)在:(1)燃 燒時會放出大量的有毒氣體(HCl、HBr等);(2)產(chǎn)生大量腐蝕性的物質(zhì);(3)容易造成環(huán)境污染。比如溴系阻燃劑以其阻燃性高，熱穩(wěn)定性好，添加量少，一直是鹵系阻燃劑中最重要和最有效的一種。
磷酸三苯酯(阻燃劑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)品為白色片狀結(jié)晶，改產(chǎn)品為白色結(jié)晶性粉末，也更用于溶解于有機溶劑。產(chǎn)品生產(chǎn)出口廠家主要分布在江蘇丶浙江，目前磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)生產(chǎn)出口廠家價格以江蘇為主。
然而自1986年出現(xiàn)的Dioxin問題以來，溴系阻燃劑即面臨著巨大的環(huán)保壓力，有關(guān)鹵系阻燃劑的爭論一直未曾停止。盡管現(xiàn)有證據(jù)還不足以取消如此有效的阻燃劑，但世界上主要的阻燃劑生產(chǎn)廠商都在開發(fā)可以在某些特定領(lǐng)域替代有爭議的溴系阻燃劑。
總之，鹵系阻燃劑雖然有很多優(yōu)點，但是，由于其在燃燒時發(fā)煙量大，產(chǎn)生大量有毒及腐蝕性氣體，不但容易造成二次污染，而且給逃生及消防滅火帶來很大的困難。因而，其用量有逐漸下降的趨勢。
水合氫氧化物目前獲得主要應(yīng)用的是Mg(OH)2和Al(OH)3兩種。水合氫氧化物因其不產(chǎn)生二次污染、熱穩(wěn)定性好、同其它阻燃劑協(xié)效作用好、無毒、無腐蝕、不揮發(fā)、不產(chǎn)生有毒氣體、價格低、來源廣泛，被譽為無公害阻燃劑，是集阻燃、抑煙、填充三大功能為一體的阻燃劑。
然而Al(OH)3和Mg(OH)2的阻燃能力不是很強，在聚乙烯中要起到阻燃作用一般需要很高的填充量才可以，一般的添加量要達(dá)到60份時才可以起到阻燃的作用。如此大的添加量將會使材料的力學(xué)性能變差，因此目前用水合氫氧化物對聚乙烯進(jìn)行阻燃改性之前一般都需對阻燃劑及基體樹脂進(jìn)行技術(shù)處理。
Hippi等為了增加Al(OH)3和Mg(OH)2同聚乙烯樹脂的相容性，用金屬雙環(huán)戊二烯化合物做催化劑制備了PE2CO2OH和PE2CO2COOH兩種相容劑，并用透射電鏡和錐形量熱儀對PEΠPE2CO2OHΠAl(OH)3和PEΠPE2CO2COOHΠMg(OH)2的微觀結(jié)構(gòu)和阻燃性能作了測試，實驗結(jié)果表明Al(OH)3和Mg(OH)2在基體樹脂中分散更加均勻，而且其點燃時間也從原來的73s增加到85s。
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