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阻燃劑對(duì)材料性能的影響
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-11-24 11:31:06 |
紅磷是單質(zhì)磷，阻燃機(jī)理較簡(jiǎn)單直接，紅磷燃燒時(shí)生成P2O5和P2O3，都是具有強(qiáng)烈吸水性質(zhì)的酸酐，不單吸收自然狀態(tài)的水，而且具有強(qiáng)烈脫水性質(zhì)，紅磷阻燃劑對(duì)材料性能的影響體現(xiàn)在紅磷能夠提取高分子內(nèi)的H、O元素，促進(jìn)成碳，同時(shí)生成的磷酸附著在材料表面，隔絕材料與外界聯(lián)系，達(dá)到阻燃目的。
BDP、RDP結(jié)構(gòu)相近，同為液態(tài)形式，起作用的方式應(yīng)該也在燃燒領(lǐng)域的凝聚相，成碳聚合物PPO可通過(guò)吸熱重排為亞甲基交聯(lián)的多酚，后者可被磷酸酯加速脫水和吸熱脫氫成碳，而且這類不易揮發(fā)的阻燃劑對(duì)材料性能的影響體現(xiàn)在凝聚相具有抑制自由基作用，可以清除聚合物表面的烷基過(guò)氧自由基。
紅磷阻燃效果最好，添加4份即可達(dá)到阻燃要求，環(huán)狀磷酸酯添加8份，TPP添加到10份，BDP、RDP加入量為12份，MPP為16份時(shí)材料均能達(dá)到UL94V0級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。
與BDP、RDP不同，TPP是易揮發(fā)的磷酸酯，揮發(fā)性的磷化合物是有效的火焰抑制劑。TPP可以裂解成小分子或自由基，它們可使火焰區(qū)氫自由基濃度降低，而使火焰熄滅。其反應(yīng)式如下：nH3PO4HPO2+PO·+其它PO·+H· HPOHPO + H· H2 + PO·PO·+OH· HPO + O·
在PPO/HIPS合金中，PPO形成保護(hù)炭層，TPP在火焰區(qū)起作用，即可在氣相中抑制PS裂解生成的可燃產(chǎn)物的燃燒。
MPP屬聚合型磷-氮系膨脹型阻燃劑，通常適于阻燃尼龍材料，通過(guò)提供酸源和氣源可以達(dá)到良好阻燃效果，按照其阻燃機(jī)理，應(yīng)該在PPO材料中的使用效果也能良好，但實(shí)際實(shí)驗(yàn)表明，只有在添加較大量的情況下才能達(dá)到V0級(jí)阻燃效果。而且MPP阻燃劑對(duì)材料性能的影響體現(xiàn)在材料韌性方面，不適于用作PPO/HIPS合金阻燃劑。
在阻燃機(jī)理、分子結(jié)構(gòu)相近的情況下，磷含量越高的阻燃劑阻燃效果越好，實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。各種阻燃劑磷含量大小為:紅磷>環(huán)狀磷酸酯(20.8%)>MPP(15%) >RDP(10.7%)>TPP(9.4%)>BDP(8.9%)
通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)可以看出，紅磷阻燃效果最好。使用TPP、BDP、RDP要達(dá)到V0級(jí)阻燃效果都需要添加10多份阻燃劑，且對(duì)材料的熱變形溫度影響很大，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。使用新型的環(huán)狀磷酸酯阻燃劑具有磷含量高、阻燃劑添加量少，阻燃效率高、對(duì)材料性能影響小的特點(diǎn)。
使用紅磷阻燃劑材料的阻燃效率最高，綜合力學(xué)性能最好，環(huán)狀磷酸酯其次，但由于紅磷顏色的限制，難以自由配色，所以實(shí)際應(yīng)用就受到了一定限制。
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。
在阻燃機(jī)理、分子結(jié)構(gòu)相近的情況下，磷含量越高的阻燃劑阻燃效果越好。
分子內(nèi)含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的阻燃劑與PPO的相容性較好，同時(shí)阻燃劑的分子量越低，對(duì)材料的韌性等機(jī)械性能影響就越大。
采用分子量大、分子剛性強(qiáng)的磷酸酯阻燃劑可以有效降低阻燃劑對(duì)PPO的增塑作用，減少阻燃劑對(duì)PPO/HIPS合金熱變形溫度的影響。
盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)溴阻燃劑有毒無(wú)毒的爭(zhēng)論從沒有停息過(guò)，但溴系阻燃劑至今仍然是全世界范圍內(nèi)阻燃領(lǐng)域的主力軍。溴系阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)在于分解溫度大多在200℃～300℃，與各種高聚物的分解溫度相匹配，因此能在最佳時(shí)刻、在氣相及凝聚相同時(shí)起到阻燃作用。同時(shí)添加量少，阻燃效果好。目前溴阻燃劑的性能和價(jià)格仍具有很大的優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)溴阻燃劑的企業(yè)往往是單兵作戰(zhàn)，沒有聯(lián)合起來(lái)澄清一些關(guān)于溴阻燃劑對(duì)環(huán)境和人體危害傳聞的意識(shí)，導(dǎo)致很多不利于溴阻燃劑的傳聞得不到及時(shí)的澄清。
磷阻燃劑的開發(fā)也已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史，主要有無(wú)機(jī)磷阻燃劑、膨脹型含磷阻燃劑、有機(jī)磷系阻燃劑等。膨脹型阻燃劑符合當(dāng)今對(duì)材料抑煙、低毒的要求，是阻燃領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。有機(jī)磷化物是添加型阻燃劑，燃燒時(shí)生成的偏磷酸可形成穩(wěn)定的多聚體，覆蓋于復(fù)合材料表面隔絕氧和可燃物，起到阻燃作用，但其阻燃效果不如溴化物。要達(dá)到同樣的阻燃效果，磷系阻燃劑用量要比溴系阻燃劑多得多。
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