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硼系復合阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內國際部經理 ) 發(fā)布時間：2016-12-23 16:58:20 |
硼系復合阻燃劑在燃燒過程中產生硼酸酐或硼酸，在熱裂解時形成類似于玻璃狀的熔融物覆蓋在織物上，隔絕氧氣和熱的傳播。
在凝固相中，硼酸與纖維素羥基反應，生成硼酸酯，從而抑制了左旋葡萄糖的形成，使纖維素直接氧化成二氧化碳，減少了可燃性氣體一氧化碳的生成。這與含磷阻燃劑燃燒過程中因磷酸的催化而主要生成一氧化碳不同，而且其阻燃作用也發(fā)生在凝固相，而所產生的玻璃體可以阻止可燃性氣體向外擴散。上述幾種因素，能達到阻燃目的和良好的抑煙作用。
硼系復合阻燃劑中的的硼磷協(xié)同作用使有機含硼阻燃劑提高了水解穩(wěn)定性，且降低了含磷阻燃劑的毒性。
有機磷阻燃劑具有耐洗性，但毒性較大，如將有機硼化合物在分子內結合起來合成硼–磷阻燃劑，可以得到多種產品。以硼酸為基本原料與氯乙醇反應得到硼酸氯乙酯，再與乙二醇胺作用；另以三氯氧膦與氯乙醇得到膦酸氯乙酯，兩者反應得到同一種硼系復合阻燃劑。因為分子內含有硼、磷、氮三種元素，所以阻燃性能很好，LOI值可達37~38。
如以硼酸與甘油反應得到硼酸雙甘酯，又以乙二醇與三氯氧磷反應得到二乙二醇磷酰氯，利用前者殘余羥基磷酸酯化，在同一分子內引入硼與磷元素的阻燃劑。由于分子內含有多個羥基，可以與棉纖維在路易絲酸催化下發(fā)生共價鍵接合，所以耐洗性較好。通過水溶性聚氨酯作為交聯劑，可用于滌綸織物阻燃，阻燃效果良好，LOI值達38.5（未整理滌綸織物LOI值為29.0），水洗5次降至30.8。
硼–鹵復合阻燃劑適合用于滌綸材料。鹵素化合物作為阻燃劑時，在燃燒時首先釋放出鹵素游離基，與滌綸在燃燒時產生的高能游離基作用，抑制了鏈增長。同時因與可燃體氣體生成鹵化氫，鹵化氫也與滌綸燃燒時通過鏈增長岐化反應生成的游離基作用，從而產生阻燃作用。除此之外，鹵化氫氣體使滌綸裂解生成的可燃性氣體的濃度稀釋，延緩燃燒。
鹵化物阻燃劑的作用主要發(fā)生在氣相部份。在氣相中，硼–鹵復合阻燃劑在燃燒時產生氣態(tài)三鹵化硼，繼而釋放出鹵化氫，同樣阻止高活性自由基之間的連鎖反應。而在固相中，硼阻燃劑熔化，封閉燃燒物表面，形成的玻璃體覆蓋層起隔絕作用，也控制了腐蝕性有毒氣體鹵化氫向外逸出。此外，硼化合物釋放出結合水所產生的吸熱作用改變了可燃物的熱分解途徑，抑制了可燃性氣體的生成。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp具有良好的透明性、柔軟性以及抗菌性，具有耐水、耐油、電絕緣性好和相容性好的優(yōu)點。主要用于纖維素樹脂、乙烯基樹脂、天然橡膠和合成橡膠的阻燃增塑劑，也可用于三乙酸甘油酯薄酯和軟片、硬質聚氨酯泡沫、酚醛樹脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。
溴系阻燃劑是鹵素阻燃劑中主要品種，廣泛應用于滌綸等合成纖維的阻燃整理，但諸如十溴二苯醚、六溴環(huán)十二烷、多溴聯苯等都因對人體健康和環(huán)境嚴重危害，相繼受到歐盟禁止使用。因此硼–溴復合阻燃劑的開發(fā)可為溴系阻燃劑的替代用品。
中國目前生產的FR-B是一種含溴、含硼的液體添加型阻燃劑，名為硼酸三（2,3-二溴）丙酯，是由2,3-二溴丙醇與三氧化二硼進行酯化脫水反應而得。
該阻燃劑LOI值達28.5，還有抑煙作用，對制品的物理機械性能影響較少，易于加工成型。主要用于聚氨酯、不飽和聚酯樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂，在棉織物上也可以產生很好的阻燃效果。但由於在分子中含有溴，在燃燒時形成溴化氫氣體，對環(huán)境產生不利的影響。
通過2-烯丙基-1,3-氧硼雜環(huán)戊烷可以獲得硼鹵復合阻燃劑。烯丙基的乙烯基雙鏈溴化可得到一個硼鹵復合阻燃劑，與3-氯-1,2-二羥基丙烷元得到另一個硼鹵復合阻燃劑，LOI值可達28.5，有很好的阻燃性。
將這幾種硼鹵復合阻燃劑用到棉織物上，可以產生很好的阻燃效果。在硼分子中引入鹵原子後阻燃性能夠大大提高，與有機磷化合物的協(xié)同效應相同。
以上三種硼與氮、磷、鹵復合阻燃劑的合成主要原料基本上是硼酸和2-烯丙基-1,3-氧硼雜環(huán)戊烷。前者得到的是硼酸酯，耐水解性能不如後者，影響其耐洗性，洗後阻燃性下降20%，但仍為半永久性阻燃劑。後者因分子內部存在B←N配位體，其耐水解能力較高，洗後阻燃性下降4%。
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