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應(yīng)用阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-10-13 13:45:32 |
20世紀(jì)50年代后，隨著高分子材料工業(yè)的發(fā)展，高分子合成材料愈來愈廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。與此同時，由于這些有機(jī)聚合物的易燃性和低燃點(diǎn)而引起的火災(zāi)給人們釀成了慘重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以研制應(yīng)用阻燃劑已經(jīng)成為一種必然趨勢。
自上世紀(jì)60 年代起，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家即開始研制生產(chǎn)并應(yīng)用阻燃塑料、阻燃橡膠和阻燃紡織品，而我國相對落后。但是目前隨著電器、電子、機(jī)械、汽車、船舶、航空航天和化工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品材質(zhì)的阻燃要求也愈來愈高，使應(yīng)用阻燃劑和阻燃材料的研制、生產(chǎn)及推廣應(yīng)用得以迅速發(fā)展，其品種也日趨增多、產(chǎn)量急劇上升。
目前就全球產(chǎn)量和用量來看，阻燃劑已成為僅次于增塑劑的塑料助劑，而就產(chǎn)量的年增長率而言，阻燃劑也位居各種塑料助劑的前列。由于阻燃材料應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和人類生存環(huán)境的需求，具有多重阻燃效用(氣相、凝聚相阻燃)及低煙、低毒的新型阻燃劑合成和阻燃技術(shù)的研究已成為當(dāng)今高分子阻燃材料關(guān)注的兩大課題。
因為高分子材料由于本身的諸多優(yōu)良性能，在日常生活和生產(chǎn)中占據(jù)著越來越重要的位置，但由于其易燃性和低燃點(diǎn)引起的火災(zāi)給人們帶來了慘重的損失，因此高分子阻燃材料的研究十分必要。美國著名的經(jīng)濟(jì)市場研究公司Freedonia集團(tuán)日前發(fā)布預(yù)測報告指出，2006年到2011年的5年內(nèi)，世界對阻燃劑的年需求量預(yù)計以4.7%的速率增長，其中，亞太地區(qū)、北美、西歐這一市場將分別以7.3%、3.2%和2.2%的年率增長，而中國將占亞太地區(qū)的大多數(shù)。由此可見，應(yīng)用阻燃劑前景較好。
阻燃劑按化合物的種類分為無機(jī)化合物、有機(jī)化合物兩類。無機(jī)化合物主要包括有：氧化銻、水和氧化鋁，氫氧化鎂，硼化合物，有機(jī)化合物主要包括有機(jī)鹵化物，有機(jī)磷化物。按使用方法分類：可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑，是在聚合物加工過程中，加入具有阻燃作用的液體或固體的阻燃劑。
常用于熱塑性塑料，在合成纖維紡絲時添加到紡絲液體中，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便，適應(yīng)面廣，但對塑料、橡膠及合成纖維性能影響較大。添加型阻燃劑主要包括磷酸酯，鹵化烴和氧化銻等，反應(yīng)型阻燃劑是在聚合物制備過程中作為單體之一，通過化學(xué)反應(yīng)使他們成為聚合物分子鏈的一部分。它對聚合物使用性能影響小，阻燃劑持久。反應(yīng)型阻燃劑主要包括鹵代酰酐和含磷多元醇，乙烯基衍生物，含環(huán)氧基化合物等。
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(diǎn)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。
阻燃劑的保護(hù)膜機(jī)理。阻燃劑在燃燒溫度下形成了一層不燃燒的保護(hù)膜，覆蓋在材料上，隔離空氣而阻燃。這又分為兩種。第一，玻璃狀薄膜：阻燃劑在燃燒溫度下的分解成為不揮發(fā)、不氧化的玻璃狀薄膜，覆蓋在材料的表面上，可隔離空氣，并且能使熱量反射出去或具有低的導(dǎo)熱系數(shù)，從而到達(dá)阻燃的目的。比如FB阻燃劑。即硼酸鋅，這是目前使用最廣泛的硼阻燃劑。它在300℃一下穩(wěn)定，受熱至300℃以上，釋放出結(jié)晶水，吸收大量熱能;釋放水分，最終生成生成三氧化二硼玻璃狀薄膜，覆蓋于聚合物上，起到隔熱排氧的功能。第二，隔熱焦炭層：阻燃劑在燃燒溫度下可使材料表面脫水碳化，形成一層多孔性隔熱碳化層，從而阻止熱的傳到而起阻燃作用。
阻燃劑不燃性氣體機(jī)理。阻燃劑能在中等溫度下立即分解出不然性氣體，稀釋可燃性氣體和沖淡燃燒區(qū)氧的濃度，阻止燃燒發(fā)生。硼系阻燃劑，如硼酸、水合硼酸鹽、FB阻燃劑等，加熱時脫去水分，稀釋空氣中的氧，抑制燃燒反應(yīng)。氮阻燃元素，主要以受熱形式，氨稀釋空氣中氧的濃度，起到阻燃作用。
阻燃劑冷去機(jī)理。阻燃劑能使聚合物材料的固體表面在較低溫度下熔化，吸收潛熱或發(fā)生吸熱反應(yīng)，大量消耗熱量，從而阻止燃燒繼續(xù)進(jìn)行。這樣的阻燃劑有氫氧化鋁和氫氧化鎂。
氫氧化鋁即三水合氧化鋁。當(dāng)溫度在200°C以內(nèi)時，水合分子與氧化鋁結(jié)合非常緊密，不易釋出，此時外部加入的熱量，由于聚合物本身的熔化而吸收消化掉，氫氧化鋁僅作為填料存在于塑料內(nèi)，當(dāng)溫度升高到大于250°C、高聚物燃燒時，氫氧化鋁發(fā)生分解，吸收大量熱量，并生成水。產(chǎn)生的水汽化，亦需要吸收大量潛熱，從而降低聚合物溫度，減緩和阻止燃燒。
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