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以磷、氮為阻燃元素的阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-2-1 18:02:42 |
膨脹型阻燃劑系以磷、氮為阻燃元素的阻燃劑，以磷、氮為阻燃元素的阻燃劑一般不含鹵素，因而也不需要采用銻協(xié)效劑。以磷、氮為阻燃元素的阻燃劑的高聚物受強(qiáng)熱或燃燒時，表面能生成一層均勻的多孔炭質(zhì)泡沫層。該泡沫層隔熱、隔氧、抑煙，并能防止產(chǎn)生熔滴，因而具有良好的阻燃及抑煙功能。
膨脹型阻燃劑系由酸源(脫水劑)、炭源(成炭劑)及氣源(發(fā)泡劑)組成。以磷、氮為阻燃元素的阻燃劑必須與被阻燃的高聚物相匹配(包括熱行為、受熱條件下形成的物種及其他等)才能發(fā)揮作用。
由于對材料的抑煙、減毒要求日益嚴(yán)格，使當(dāng)今許多傳統(tǒng)的阻燃劑面臨困境，而膨脹型阻燃劑的特點正給它的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇，據(jù)估計，膨脹型阻燃劑已成為自上世紀(jì)90年代以來阻燃劑最為活躍的研究領(lǐng)域之一，也被認(rèn)為是實現(xiàn)阻燃劑無鹵化很有希望的途徑之一。
膨脹型阻燃劑在國內(nèi)的研究很活躍，是該領(lǐng)域的一個研究特點。北京理工大學(xué)國家阻燃材料專業(yè)實驗室歐育湘教授為首的研究組在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量的工作，大大推動了國內(nèi)研究工作的進(jìn)展。
歐育湘等合成了結(jié)構(gòu)高度對稱的一種新型磷酸酯化合物(簡稱TRIMER)，該化合物作為膨脹型阻燃劑，除了具有豐富的炭源和酸源外，磷含量也很高，具有優(yōu)異的阻燃效能。該化合物與APP、MA(三聚氰胺、異氰尿酸鹽)按100∶32∶49的比例配制成的膨脹型阻燃劑(IFR-T)用于阻燃EVA，用量達(dá)30%時，LOI可達(dá)30%左右，阻燃性為UL-94V-0級，同時體系燃燒時的CO和CO2生成量及煙釋放量減少，有效抑制有害氣體和煙霧的生成，是環(huán)境友好型阻燃劑。
中山大學(xué)高分子研究所的廖凱榮等將APP與三聚氰胺共熱制成改性APP(MAPP)，MAPP的熱穩(wěn)定性較高，吸濕性較低，MAPP用于阻燃PP，取得了較好的效果。
北京化工大學(xué)的高瑜和北京燕山石化公司的張志龍將分子篩(ZEO)作膨脹型阻燃劑的增效劑，引入APP和季戊四醇的阻燃體系中，用于阻燃PE，結(jié)果表明該法顯著提高膨脹型阻燃劑的阻燃效率。
磷酸三苯酯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)品為自色片狀結(jié)晶，改產(chǎn)品為自色結(jié)晶性粉末，也更用于溶解于有機(jī)溶劑，TPP不溶于水，溶于苯、氯仿、醚和而酮，微溶于Z醇。微具芳香氣味，微有潮解性，不易燃燒。熔點約50℃，受熱時快速熔化成箍狀，潤精效果極佳，常作為阻燃增塑潤精劑使用。它在許多塑料和樹脂用作阻燃劑，如酚醛樹脂，環(huán)氧樹酯等。
國外關(guān)于APP應(yīng)用的研究很多，研究將APP用于聚合物的阻燃。聚氨酯是現(xiàn)代塑料工業(yè)中發(fā)展最快的品種之一，其特點是通過改變分子中的鏈結(jié)構(gòu)，大幅度地改變其性能，廣泛用于許多領(lǐng)域。我國目前應(yīng)用的聚氨酯阻燃劑，大多是磷酸酯類化合物配以鹵系和其他阻燃劑，只是近幾年見到關(guān)于應(yīng)用APP作為阻燃劑的報導(dǎo)。
南京理工大學(xué)的張焱等研究了APP與稀土金屬(Ce2O3)并用作為聚氨酯泡沫塑料阻燃劑的情況，結(jié)果表明二者有協(xié)同效應(yīng)，可提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能。
上海航天技術(shù)研究院的鄒德榮、徐宇以聚氧化丙烯二醇(N220)、甲苯二異氰酸酯，一縮二乙二醇為主要原料合成聚氨酯彈性體，以聯(lián)二脲(LDA)、APP為阻燃劑，發(fā)現(xiàn)當(dāng)LDA與APP以30∶30混合時，可以獲得較佳的阻燃效果。上海新風(fēng)化工研究所的鄒德榮、王維明研究了LDA與APP用于聚醚型聚氨酯的情況，發(fā)現(xiàn)LDA∶APP為1時，可以提高材料的阻燃性能，產(chǎn)生自熄。上世紀(jì)80年代APP已成功地用于阻燃聚氨酯，前蘇聯(lián)學(xué)者對此進(jìn)行了綜述。
法國、意大利、比利時的學(xué)者聯(lián)合對APP在聚氨酯中的阻燃機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，APP在燃燒時促進(jìn)了聚氨酯的分散并生成穩(wěn)定的炭化物層，起到熱屏障作用;以紅外、MAS、NAR、ESR等各種方法對此層進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，APP和聚氨酯高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種磷-碳多原子結(jié)構(gòu)，同時這種多元大分子游離基也可以捕捉游離基從而起到阻燃作用。
阻燃不飽和聚酯樹脂最近報導(dǎo)APP與多種阻燃劑有協(xié)同作用，它是一類理想的、經(jīng)濟(jì)的、友好的阻燃劑，可以滿足不飽和聚酯樹脂要求低煙、高水平阻燃性時的特殊要求。
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