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塑料抑煙阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-11-13 15:22:44 |
塑料的發(fā)煙原理聚合物燃燒要產(chǎn)生大量的煙霧，有的聚合物燃燒產(chǎn)生的煙霧是有毒的。當(dāng)聚合物中加入阻燃劑，尤其是含鹵素和銻阻燃劑時(shí)，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的煙霧和有毒氣體。
煙霧是材料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的黑煙和白煙的綜合反應(yīng)。
在當(dāng)代阻燃劑技術(shù)中，“阻燃”和“抑煙”相提并論，對(duì)某些高聚物而言，“抑煙”比“阻燃”更為重要，因此開(kāi)發(fā)塑料抑煙阻燃劑是非常重要的。
什么樣的材料才具備塑料抑煙阻燃劑的條件呢？材料燃燒時(shí)火焰是擴(kuò)散型的，空氣的對(duì)流將已經(jīng)生成的炭化物帶入空中，這是導(dǎo)致發(fā)煙量增大的根本原因。
如果能將已經(jīng)生成的炭化物固著在燃燒材料的表面，而不是漂浮在空氣中，必將大大降低材料的煙密度。實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想的關(guān)鍵是合成或者尋求一種在700～1000℃之間可以熔融、且性能類(lèi)似粘合劑的化合物，將產(chǎn)生的顆粒炭化物粘在燃燒物表面。
在設(shè)計(jì)塑料抑煙阻燃劑配方時(shí)，要盡可能選擇低煙的阻燃劑，鹵/銻阻燃體系和包覆紅磷都增加發(fā)煙量和有毒氣體的擴(kuò)散。因此，在使用溴類(lèi)阻燃體系時(shí)，最好同時(shí)加入抑煙劑。
可以用于抑煙的材料很多，概括起來(lái)抑煙助劑可以分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類(lèi)，并以無(wú)機(jī)抑煙助劑最為常用。下面介紹已商業(yè)化的抑煙劑品種。
無(wú)機(jī)抑煙助劑（1）鉬化物
這是常用的抑煙助劑，具體品種有三氧化二鉬、八鉬酸銨、磷鉬酸鈣等，其抑煙原理為在燃燒過(guò)程中與PVC等樹(shù)脂形成殘?zhí)浚采w在聚合物表面，達(dá)到阻燃抑煙的效果。添加鉬系抑煙劑一般量在2%~3%之間，可降低30%~80%的生煙量。例如，由三氧化鉬、磷酸和氫氧化鈣合成的磷鉬酸鈣，加入PVC中使有燃燃燒最大煙密度降低到297、無(wú)燃燃燒最大煙密度降低到351。
迄今為止，人們發(fā)現(xiàn)最好的抑煙劑就是鉬類(lèi)化合物，因此鉬類(lèi)化合物的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用成為目前阻燃劑領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。美國(guó)開(kāi)發(fā)出系列不含銨的鉬酸鹽抑煙劑，能耐200℃以上的加工溫度。目前鉬類(lèi)化合物作為阻燃劑研究在我國(guó)尚處于起步階段。
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)是種含磷元素的無(wú)鹵環(huán)保型阻燃劑，面上大多數(shù)產(chǎn)品為白色片狀結(jié)晶，改產(chǎn)品為白色結(jié)晶性粉末，也更用于溶解于有機(jī)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(jià)格以江蘇為主。
（2）金屬氫氧化物
主要品種為氫氧化鋁、氫氧化鎂，具體抑煙原理為：
①在加熱過(guò)程中形成的氧化鋁和氧化鎂具有較大的表面積，能吸附煙塵；
②在固相中促進(jìn)了炭的形成：
③大量吸收熱量會(huì)大大降低聚合物的溫度，減緩其熱分解速度；
④放熱的水變成水蒸氣，可以沖淡可燃?xì)怏w，沖淡煙霧，起到阻燃、消煙雙重作用。
⑤可以與含鹵化合物受熱分解放出的鹵化氫反應(yīng)（捕捉鹵化氫），從而減少了煙霧中的有毒氣體鹵化氫的量。
黑煙是指燃燒氣體產(chǎn)物中懸浮的固體顆粒和團(tuán)聚物。通常認(rèn)為降低黑煙濃度的途徑有三條：一是借鑒覆蓋效應(yīng)、轉(zhuǎn)移效應(yīng)、抑制自由基、加速成炭等阻燃原理改變其燃燒模式；二是大量填充無(wú)機(jī)材料，通過(guò)降低可燃物的含量來(lái)減少發(fā)煙量，但用量過(guò)大會(huì)造成對(duì)制品性能的嚴(yán)重?fù)p害；三是利用協(xié)同作用，進(jìn)行復(fù)合化。
白煙主要是由于材料燃燒生成的水蒸汽凝聚物等懸浮在空氣中的微小粒子。水蒸氣雖然對(duì)人體無(wú)害，但使透光率下降，煙密度增大。氫氧化鋁、氫氧化鎂由于吸收燃燒熱而發(fā)揮阻燃作用，但生成的水蒸氣卻是產(chǎn)生白煙的主要原因。因此如何在阻燃與抑煙之間達(dá)成一種平衡是至關(guān)重要的。
最大比光密度（Dm）是衡量塑料發(fā)煙量大小的指標(biāo)，也稱為最大煙密度。塑料的最大比光密度越大，說(shuō)明其發(fā)煙性越大，燃燒時(shí)冒黑煙越濃，對(duì)環(huán)境污染越大。
含雙鍵、苯環(huán)類(lèi)和含氯類(lèi)塑料發(fā)煙量比較大。習(xí)慣上將燃燒時(shí)最大比光密度Dm低于300以下的樹(shù)脂稱為無(wú)煙塑料，如表中的POM、PA6、PA66、PMMA、LDPE、HDPE、PP、PTFE、PVDC等。反之將燃燒時(shí)最大比光密度Dm大于300以上的樹(shù)脂稱為發(fā)煙塑料，如表中的PET、PC、PS、PPO、ABS及PVC等。事實(shí)上，我們要進(jìn)行的消煙改性也只是針對(duì)發(fā)煙塑料而言，尤其是PVC樹(shù)脂是消煙改性大戶。
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