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膨脹型阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-10-7 17:43:11 |
膨脹型阻燃劑(IFR)是以C、N、P為核心成份的一類阻燃劑。
膨脹型阻燃劑IFR主要由三部分組成：碳源(成炭劑):一般為含碳豐富多官能團(tuán)物質(zhì)，如淀粉、季戊四醇及其二縮醇；酸源(脫水劑):一般為無機(jī)酸或在加熱時能在原位生成酸的鹽類，如磷酸、聚磷酸銨等；?氣源（發(fā)泡劑）：一般多為含氮的多碳化合物，如尿素、密胺、雙氰胺及衍生物。
膨脹型阻燃劑IFR的阻燃機(jī)理是在受熱時，成炭劑在酸源作用下脫水成炭，并在發(fā)泡劑分解的氣體作用下，形成蓬松有孔封閉結(jié)構(gòu)的炭層，炭層可減弱聚合物與熱源間的熱量傳遞，并阻止氣體擴(kuò)散。聚合物由于沒有足夠的燃料和氧氣，因而終止燃燒。
目前，世界上已經(jīng)商品化的膨脹型阻燃劑有美國GreatLake公司開發(fā)的CN-329，化學(xué)品公司開發(fā)的Borg-Warner適用于PP，在PP的加工溫度下比較穩(wěn)定，且具有良好的電性能。在添加量為30%時，材料氧指數(shù)可達(dá)34，可見CN-329是一種良好的PP阻燃劑。從分子中可看出，Melabis具有豐富的酸源和碳源，改善了酸源、碳源、氣源的比例，使得Melabis的吸潮性比CN-329低得多，是一種優(yōu)秀的阻燃劑。
溴系阻燃劑的開發(fā)溴系阻燃劑盡管發(fā)煙量大，但由于阻燃性能好，用量少，對產(chǎn)品性能影響小，因此在今后的相當(dāng)長時間內(nèi)仍為阻燃劑的主力。隨著技術(shù)進(jìn)步，國際上溴系阻燃劑發(fā)展的新特點是繼續(xù)提高溴含量和增大分子量。如美國Ferro公司的PB-68，主要成分為溴化聚苯乙烯，分子量15000，含溴達(dá)68%。溴化學(xué)法斯特公司和Ameribrom公司分別開發(fā)的聚五溴苯酚基丙烯酸酯，含溴量達(dá)70.5%，分子量30000～80000。這些阻燃劑特別適合于各類工程塑料，在遷移性、相容性、熱穩(wěn)定性、阻燃性等方面均大大優(yōu)于許多小分子阻燃劑，有可能成為今后的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
氫氧化鋁Al(OH)3其用量占阻燃劑使用總量的40%以上。氫氧化鋁本身具有阻燃、消煙、填充三個功能，因其不揮發(fā)，無毒，又可與多種物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同阻燃作用，被譽(yù)為無公害無機(jī)阻燃劑。但是氫氧化鋁有加量大的缺點，通常需要加入50%以上才能有很好的阻燃效果。為克服這一缺點，可采用造粒技術(shù)，向超細(xì)化方向發(fā)展，是粒度分布變窄；改進(jìn)包裹技術(shù)，以改善其在聚合物中的分散性；用大分子鍵合方式處理等方法進(jìn)行。
磷酸三苯酯tpp原材料是三氯氧磷、三氯化磷、苯酚，利用三氯氧磷直接熱法和三氯化磷冷法磷 ，將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，然后于40℃下滴加三氯化磷生成亞磷酸三苯酯，繼續(xù)在70℃下通入氯氣生成二氯代磷酸三苯酸，再于80℃下進(jìn)行水解生成磷酸三苯酯tpp。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進(jìn)行減壓蒸餾得成品。
氫氧化鎂Mg（OH）2是目前發(fā)展較快的一種添加型阻燃劑，低煙、無毒、能中和燃燒過程中的酸性、腐蝕性氣體，故是一種環(huán)保型綠色阻燃劑。其阻燃機(jī)理與Al(OH)3相似。與Al(OH)3相比，Mg（OH）2的分解溫度比Al(OH)3高100-150℃，可用于加工溫度高于250℃的工程塑料的阻燃，且還有促進(jìn)聚合物成炭的作用，但要達(dá)到一定的阻燃效果，添加量需要在50%以上，對材料的性能影響很大。為減少聚合物中Mg（OH）2的添加量，一種辦法是將Mg（OH）2顆粒細(xì)微化，另一種方法是采用包覆技術(shù)對Mg（OH）2表面進(jìn)行改性，以提高其與聚合物的相容性。
可膨脹石墨是近年出現(xiàn)的一種新型無鹵阻燃劑，它是由天然石墨經(jīng)濃硫酸酸化處理，然后經(jīng)水洗、過濾、干燥后，再在900-1000℃下膨化制得。可膨脹石墨膨脹的初始溫度為220℃左右，一般在220℃開始輕微膨脹230-280℃迅速膨脹，之后體積可達(dá)原來的100多倍，甚至280倍。
可膨脹石墨在阻燃過程中主要起到以下作用：(1)在高聚物表面形成堅韌的炭層，將可燃物與熱源隔開；(2)在膨脹過程中大量吸熱，降低了體系的溫度；（3）在膨脹過程中釋放夾層中的酸根離子，促進(jìn)脫水碳化，并能結(jié)合燃燒產(chǎn)生的自由基從而中斷鏈反應(yīng)?？膳蛎浭c磷化合物、金屬氧化物復(fù)合使用，能產(chǎn)生協(xié)調(diào)作用，加入少量就能達(dá)到阻燃目的。
按使用方法的不同可把阻燃劑分為添加型和反應(yīng)型。添加型阻燃劑主要是通過在可燃物中添加阻燃劑發(fā)揮阻燃劑的作用。反應(yīng)型阻燃劑則是通過化學(xué)反應(yīng)在高分子材料中引入阻燃基團(tuán)，從而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的傳播的目的。
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