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膨脹型阻燃劑（EFR）
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-11-2 19:28:42 |
在可用于橡膠的無鹵阻燃系統(tǒng)中，膨脹型阻燃劑（EFR）是研究得較多和被認為是有工業(yè)應用前景的阻燃系統(tǒng)之一。含IFR的阻燃橡膠受高熱或燃燒時，可在其表面形成膨脹炭層，因而具有優(yōu)異的阻燃性能，且成炭率與阻燃性間成一定的線性關系。
而且，含IFR的橡膠在燃燒時，不易產(chǎn)生熔滴，煙量和有毒氣體生成量也大幅度降低，有時甚至可低于未阻燃的基材。IFR通常以磷-氮為活性組分，不含鹵，也不需與銻化合并用。IFR含有酸源、炭源及氣源三個組分，各組分單獨用于橡膠時，阻燃效能不佳，但三源共同使用時，可顯著提高橡膠的氧指數(shù)及UL94V阻燃等級。
另外，以IFR阻燃橡膠時，用量比較大，否則不能形成表面全部被覆蓋的炭層。所以，對很薄的橡膠制品，IFR的使用受到局限。
現(xiàn)在已開發(fā)出了一系列可用于橡膠的IFR，其中最普通的酸源是APP（常為包覆型），其他還有磷酸酯、磷酸、硼酸等；最常見的炭源是季戊四醇或雙季戊四醇，其他還有淀粉、糖、糊精、某些高聚物等；最方便的氣源是蜜胺，其他還有脲、雙氰胺、聚酰胺等，但三源必須有適宜的比例。
不過，這種經(jīng)典的IFR有一定的水溶性（特別是當APP的聚合度較低時），被阻燃材料的阻燃性往往不易通過耐水性試驗。如果采用聚磷酸蜜胺或焦磷酸蜜胺代替一部APP，IFR的耐水性及耐熱性均得以提高。因為聚磷酸蜜胺與焦磷酸蜜胺的氮含量遠高于APP，所以前兩者與APP及季戊四醇或雙季戊四醇即可形成IFR，而不需另外加入氣源。
另外，如果在被阻燃材料中已有炭源存在，則IFR中有時也不必加入炭源。現(xiàn)在已有很多市售的IFR，它們都是幾種組分的混合物。還有一些所謂單分子IFR，系集三源于同一分子內(nèi)。此類IFR還多處于實驗室研制階段，只有極小量的工業(yè)生產(chǎn)，如季戊四醇雙磷酸酯雙蜜胺鹽即一例。但即使是單分子IFR，其中三源的比例也很難正好適合，所以使用時還需與其他有關組分復配。
另外，膨脹石墨也常用于橡膠中，與APP構成IFR，如APP/膨脹石墨（4/1，m/m）已用于阻燃丁基橡膠和聚丁二烯橡膠。而且，單一的膨脹型石墨也已用于阻燃天然橡膠與乙烯一醋酸乙烯酯共聚物。
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)品為白色片狀結晶，改產(chǎn)品為白色結晶性粉末，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。
在橡膠中以APP為阻燃劑時，常將其包覆，且宜采用長鍵Ⅱ型APP，并常與其他阻燃劑（如ATH等）并用，例如APP+ATH系統(tǒng)是丁基橡膠有效的低毒、低煙阻燃劑。無鹵磷酸酯實際上是橡膠的阻燃增塑劑，用它們阻燃橡膠時，其中芳基能賦與橡膠較好的阻燃性，但材料低溫柔順性降低，烷基的作用則相反，而烷基芳基磷酸酯則能兼顧橡膠的阻燃及低溫性能。一般而言，上述磷酸酯用于阻燃橡膠時，揮發(fā)性和遷移性均較大，與橡膠相容性也欠佳，用量不宜過大。為了使橡膠達到所需的阻燃級別，很少用單一的磷酸酯，通常與是其他阻燃組分并用。含鹵磷酸酯的阻燃作用甚優(yōu)，因為其中的鹵含量很高（30%～50％），磷含量也有10％左右，不過正在對它們的危害性進行評估。
由于膨脹型阻燃劑（EFR）需要適應聚合物的加工溫度﹐因此不能象膨脹型阻燃涂料那樣只覆蓋于被阻燃材料的表面﹐所以膨脹型阻燃劑（EFR）應具備以下性質﹕
1.熱穩(wěn)定性好﹐能夠經(jīng)受聚合物加工過程中200oC以上的高溫﹔
2.由于聚合物熱降解要釋放出大量揮發(fā)性物質親形成殘渣﹐因而該過程不應對膨脹發(fā)泡過程產(chǎn)生不良影響﹔
3.盡管膨脹型阻燃劑（EFR）可均勻分布在聚合物體系中﹐但在材料燃燒時要能形成一層完全覆蓋于材料表面的膨脹炭層﹔
4. 膨脹型阻燃劑（EFR）必須與被阻燃物有良好的兼容性﹐不能與聚合物和添加劑發(fā)生不良作用﹐不能過多惡化材料的物理機械性能。也就是說﹐阻燃劑必須與聚合物相匹配才能有效的發(fā)揮其阻燃作用﹐這種匹配包括熱行為﹑受熱條件下的生成物質等。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
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