PVC阻燃主要是添加PVC（聚氯乙烯）阻燃劑。此法因具有工藝簡單、可選PVC（聚氯乙烯）阻燃劑種類多、成本較低等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。阻燃劑和抑煙劑復(fù)合使用具有協(xié)同作用，可同時(shí)提高阻燃性和抑煙性。
PVC（聚氯乙烯）阻燃劑之含鹵聚合物阻燃劑。氯化聚乙烯(CPE)、氯化聚氯乙烯(CPVC)由于含氯量較高,同時(shí)在燃燒時(shí)不會(huì)降解產(chǎn)生不飽和烯烴,因此不會(huì)產(chǎn)生過多的有害煙塵,而為人們所青睞。在20世紀(jì)90年代就有專利報(bào)道,用其替代少量的PVC來提高PVC的阻燃性。
文獻(xiàn)中的配方主要包括PVC、CPE或CPVC、穩(wěn)定劑、鉬系抑煙劑、ATH、多種增塑劑(其中一種為溴化芳香酯類增塑劑)、潤滑劑。用10～30份的CPE或CPVC替代PVC,根據(jù)配方的不同,氧指數(shù)分別提高了2～5,同時(shí)發(fā)煙量也有所下降。
除此之外,還可以加入氯丁橡膠,或用氯丁膠乳處理的其他無機(jī)填料。王慶國[22]等報(bào)道了幾種新型的、成本低廉的阻燃填料,以及用納米復(fù)合方法處理陶土制備的改性阻燃填料。由氯丁膠乳液直接處理陶土制取的無鹵阻燃填料填充的PVC的阻燃效果要明顯高于用ATH填充的PVC。
PVC（聚氯乙烯）阻燃劑之銻、鉍的三聚氰胺鹵化物。鉍的三聚氰胺化合物或是銻的鹵化物,它們的阻燃性都要比相應(yīng)金屬的鹵氧化協(xié)同體系更為有效。這主要是由于燃燒時(shí)產(chǎn)生的金屬鹵化物在凝聚相和氣相中所起到的作用。另外,降解時(shí)產(chǎn)生的三聚氰胺、氨、鹵化銨等也對(duì)阻燃起到了一定的作用。
PVC（聚氯乙烯）阻燃劑之硫化鋅(ZnS)阻燃劑。Sb2O3雖然依舊是軟質(zhì)PVC中最有效的阻燃劑之一,但是由于它的種種缺陷,人們開始找尋它的替代物。近年來,ZnS被認(rèn)為可以作為PVC的阻燃劑,特別是和Sb2O3一同使用代替部分Sb2O3。
B.Schartel等在實(shí)驗(yàn)中比較了單獨(dú)使用ZnS和Sb2O3以及兩者協(xié)同使用對(duì)PVC的影響。發(fā)現(xiàn) 協(xié)同使用ZnS和Sb2O3的試樣,燃燒后的剩余物要多于單獨(dú)添加兩者的試樣。另外,試樣的THR和PHHR同樣是協(xié)同使用時(shí)最佳。
由此可見,ZnS和Sb2O3具有良好的協(xié)同效應(yīng),單獨(dú)添加中等用量的ZnS后,由于稀釋作用使試樣的阻燃性提高非常有 限。同時(shí)還發(fā)現(xiàn),此協(xié)同組合有一定的抑煙效果,試樣的總釋煙量依舊是協(xié)同使用ZnS和Sb2O3的試樣最低。
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(diǎn)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(jí)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(zhì)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(zhì)聚氯乙烯中用作輔助增塑阻燃劑時(shí)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(chǎn)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(shí)含磷和氯，阻燃效果顯著，不易揮發(fā)及水解，對(duì)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%.
含有硅酸鹽物質(zhì)的膨脹型阻燃劑。大部分的膨脹型阻燃劑粉末的膨脹溫度是介于120～140℃之間的,這大大限制了此種阻燃劑在熱塑性材料中的使用。2002年7月,D.T.Nguyen等報(bào)道了一種膨脹溫度介于195～220℃的新型膨脹型阻燃劑粉末,可滿足塑化溫度在195℃以下的熱塑性材料中使用。
這種膨脹型的粉末中含有包含鋰氧化物的堿性硅酸鹽,這是一種含Li、Na、K硅酸鹽的混合堿性硅酸鹽粉末,正是這種成分使得此膨脹型粉末能夠在如此高的溫度下使用,而不會(huì)提前膨脹。當(dāng)PVC被加熱到燃燒溫度時(shí),由于膨脹的緣故,不能充分燃燒進(jìn)而成炭,因而提高了材料的阻燃性。
低熔點(diǎn)的硫酸鹽。近來有人利用低熔點(diǎn)的硫酸鹽玻璃和陶瓷作為阻燃抑煙劑,取得了很好的效果,但其阻燃機(jī)理的提出缺少有力的證據(jù)。又有人撰文通過氧指數(shù)、差 熱分析法(DTA)、熱重法(TG)、煙密度和掃描電鏡(SEM)等方法,證明這種低熔點(diǎn)的硫酸鹽玻璃態(tài)物 質(zhì)主要是通過在熱解過程中保護(hù)了生成的炭膜,從而達(dá)到阻燃抑煙的目的。
草酸鋁(BAO)阻燃劑。BAO是由ATH衍生的結(jié)晶狀物,堿含量低。 含BAO的高聚物燃燒時(shí),放出H2O、CO及CO2,而不生成腐蝕性氣體,有毒產(chǎn)物的生成量也不比木材燃燒時(shí)多,BAO還能降低煙密度和成煙速度。BAO可用于阻燃加工溫度達(dá)330℃的工程塑料,且能賦 予聚烯烴、聚酯、PVC、尼龍、ABS和剛性PS共混體 等UL94V-0阻燃級(jí)。由于BAO的堿含量很低,所以用其作阻燃線、纜的包覆料和絕緣料時(shí),不影響材料的電氣性能。
進(jìn)入21世紀(jì),對(duì)于阻燃材料與制品的性能要求越來越高。阻燃劑正向高效、低煙、低毒方向發(fā)展,同時(shí)要求其用量不致過多而引起高聚物的加工工藝問題,也不致過度惡化基材的力學(xué)性能和電氣性能。無鹵或低鹵阻燃體系日漸受到用戶的青睞。因此,大力開展性能優(yōu)異的無鹵或低鹵阻燃劑的研究是非常必要的。
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