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熱塑性塑料的填料型添加阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-11-19 10:51:24 |
阻燃劑是一類能夠阻止塑料等高分子材料被引燃或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?0 世紀(jì) 50 年代初期，用反應(yīng)性單體氯菌酸研制出阻燃不飽和聚酯，這一研究工作開辟了阻燃領(lǐng)域的新途徑， 隨后新的含溴和磷的反應(yīng)型阻燃單體不斷出現(xiàn)。
60年代相繼研制出了多種適用于熱塑性塑料的填料型添加阻燃劑，其中大部分為溴系。70 年代初期至80 年代中期，熱塑性塑料的填料型添加阻燃劑的生產(chǎn)和應(yīng)用得到蓬勃發(fā)展。
自1986 年以來，阻燃領(lǐng)域內(nèi)開展了多溴二苯醚類阻燃劑的毒性與環(huán)境問題的爭議，促進了十溴二苯醚類新型替代品(包括膨脹型阻燃劑及無鹵阻燃劑)的研究與開發(fā)。
但是隨著對阻燃要求的提高和環(huán)保意識的增強，阻燃劑的無鹵化、抑煙及減毒已經(jīng)成為當(dāng)前和今后熱塑性塑料的填料型添加阻燃劑研究領(lǐng)域的前沿性課題。如何開發(fā)出性能更優(yōu)異、效果更好、更環(huán)保的新型阻燃劑? 國內(nèi)外在該領(lǐng)域已經(jīng)開展了大量的研究工作。21世紀(jì)的新型阻燃劑必將會是無鹵、高效、低煙、低毒、多功能的復(fù)合型阻燃劑。
目前，最有代表性的無鹵無機金屬化合物阻燃劑主要有氫氧化鋁(ATH)和氫氧化鎂(MDH)。ATH具有阻燃、消煙、填充三個功能，加上其不揮發(fā)、無毒，又可與多種物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同阻燃作用，因此其用量一直保持較高的增長速率，其在阻燃劑的總用量中一直保持在 40%以上的比例。但是，ATH通常需要加入50%以上才能顯示出較好的阻燃效果。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
外觀：白色片狀結(jié)晶
含量：≥99%；
酸值(mgKOH/g)：≤0.1；
游離酚：≤0.1%；
凝固點：≥47.0℃
色度(APHA)：≤60；
水分：≤0.1%
密度(50℃，g/cm3)：1.185-1.202
為克服這一缺點，一方面可采用改進造粒技術(shù)，向超細(xì)化方向發(fā)展，使粒度分布變窄；另一方面， 可對其粒子進行表面處理，使用硅烷偶聯(lián)劑、石蠟、鈦酸酯、硬脂酸鹽及有機硅類來提高其機械強度，此外也可以采用改進包覆技術(shù)以及用大分子鍵合方式等方法來改進其性能。
ATH的阻燃機理是：(1)向聚合物中添加ATH，降低了可燃聚合物的濃度；(2)在250℃左右開始脫水、吸熱、抑制聚合物的升溫；(3)分解生成的水蒸氣稀釋了可燃?xì)怏w和氧氣的濃度，可阻止燃燒進行；(4)在可燃物表面生成Al2O3，阻止燃燒。MDH是目前發(fā)展較快的一種添加型無機金屬阻燃劑，低煙、無毒、能中和燃燒過程中的酸性以及腐蝕性氣體。
其阻燃機理與ATH相似。與ATH相比，MDH的分解溫度高100～150℃，可用于加工溫度高于250℃的工程塑料的阻燃，且還有促進聚合物成炭的作用，但要達到一定的阻燃效果，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 MDH 的添加量，一種辦法是將 MDH顆粒細(xì)微化，另一種方法是采用包覆技術(shù)對 MDH 表面進行改性，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?？膳蛎浭淖枞紮C理是：它在瞬間受到200℃以上的高溫時，由于吸留在層型點陣中的化合物的分解，石墨會沿著結(jié)構(gòu)的軸線呈現(xiàn)出數(shù)百倍的膨脹，并在1100℃時達到最大體積，任意膨脹后的最終體積可達到初始的280倍，這一特性使得可膨脹石墨能在火災(zāi)發(fā)生時通過體積的瞬間增大將火焰熄滅。目前可膨脹石墨已經(jīng)在不同領(lǐng)域內(nèi)進行了商業(yè)化應(yīng)用，如聚氨酯泡沫塑料等，另外也應(yīng)用于結(jié)構(gòu)結(jié)合、電纜分割和分割管路的防火。
氮系阻燃劑相對于其他阻燃劑來說發(fā)展較晚，具有揮發(fā)性小、無毒、無鹵、低煙、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、價格低廉、抗紫外線照射、與聚合物相容性好、分解溫度高等優(yōu)點，多與其他阻燃劑復(fù)配使用。
最常用的氮系阻燃劑是三聚氰胺(MA)及其鹽(氰尿酸鹽、磷酸鹽、胍鹽及雙氰胺鹽)，它們可以單獨使用，也可與聚磷酸胺、季戊四醇等其它阻燃劑復(fù)合使用。其阻燃機理為：(1)受熱放出CO2、NH3、N2 和 H2O，降低了空氣中氧和高聚物受熱分解時產(chǎn)生的可燃?xì)怏w濃度；(2)生成的不燃性氣體，帶走了一部分熱量，降低了聚合物表面的溫度；(3)生成的N2 能捕獲自由基，抑制高聚物的連鎖反應(yīng)，從而阻止燃燒。
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