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熱塑性塑料用阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-9-28 10:46:17 |
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用阻燃劑，其中大部分為溴系。70 年代初期至80 年代中期，熱塑性塑料用阻燃劑的生產(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(zhēng)議，促進(jìn)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(duì)阻燃要求的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，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用阻燃劑研究領(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(guó)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(huì)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(jī)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(gè)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(zhǎng)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。
為克服這一缺點(diǎn)，一方面可采用改進(jìn)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(duì)其粒子進(jìn)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(jī)硅類來提高其機(jī)械強(qiáng)度，此外也可以采用改進(jìn)包覆技術(shù)以及用大分子鍵合方式等方法來改進(jìn)其性能。
磷酸三異丙基苯酯(阻燃劑IPPP65)用途：
磷酸三異丙基苯酯,三芳基磷酸酯,阻燃劑IPPP65不含鹵素的磷酸酯阻燃增塑劑，不會(huì)兩次污染環(huán)境；在該磷酸酯品種中屬粘度、磷含量較為適中的一種型號(hào)。此產(chǎn)品無色透明，相溶性好，用途既能阻燃又能增塑，在阻燃劑和增塑材料之間起到平衡作用，還能使加工的材料不變本色和自身的物理性能。
ATH的阻燃機(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(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(duì)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(duì) MDH 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?？膳蛎浭淖枞紮C(jī)理是：它在瞬間受到200℃以上的高溫時(shí)，由于吸留在層型點(diǎn)陣中的化合物的分解，石墨會(huì)沿著結(jié)構(gòu)的軸線呈現(xiàn)出數(shù)百倍的膨脹，并在1100℃時(shí)達(dá)到最大體積，任意膨脹后的最終體積可達(dá)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(shí)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(jìn)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(duì)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(jià)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(diǎn)，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(dú)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(jī)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(shí)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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