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阻燃劑阻燃的過程
| 來源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-10-12 13:19:16 |
高分子這類材料絕大部分可燃、易燃，極易引起火災(zāi)，所以各國(guó)在大規(guī)模生產(chǎn)塑料、橡膠和紡織品的同時(shí)，普遍重視阻燃材料的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步以及世界范圍內(nèi)對(duì)安全和環(huán)境保護(hù)的重視，人們對(duì)材料阻燃性能的要求也愈來愈高，這促使了阻燃劑的研制、生產(chǎn)及應(yīng)用與推廣等方面的迅速發(fā)展，阻燃劑的品種也日趨增多、產(chǎn)量急劇增加。
美國(guó)著名的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)研究公司Freedonia集團(tuán)日前發(fā)布預(yù)測(cè)報(bào)告指出， 2006年到2011年的5年內(nèi)，世界對(duì)阻燃劑的年需求量預(yù)計(jì)以4.7%的速率增長(zhǎng)，其中，亞太地區(qū)、北美、西歐這一市場(chǎng)將分別以7.3%、3.2%和2.2%的年率增長(zhǎng)，而中國(guó)將占亞太地區(qū)的大多數(shù)。由此可見，阻燃劑總體市場(chǎng)前景較好。
燃燒反應(yīng)一般有可燃物、氧氣及一定溫度三要素，且缺一不可。阻燃劑的作用機(jī)理應(yīng)在材料燃燒時(shí)抑制一種或一種以上要素的產(chǎn)生，達(dá)到阻止或減緩燃燒的目的。每一種阻燃劑具體的阻燃機(jī)理是不同的，但阻燃的基本原理大致是相同的，減少熱分解過程中可燃性氣體的生成和阻礙氣體燃燒過程中的基本反應(yīng)，吸收燃燒域中的熱量，稀釋和隔離空氣，對(duì)阻止燃燒也有一定作用。阻燃劑阻燃的過程主要包括以下幾點(diǎn)。
阻燃劑阻燃的過程（1）吸熱冷卻。有些阻燃劑在加熱過程中，其含有阻燃元素的化合物會(huì)發(fā)生吸熱脫水、相變、分解以及其他吸熱反應(yīng)，降低聚合物表面和燃燒區(qū)域的溫度，從而減慢高聚物的熱分解速度來起到阻燃作用。
阻燃劑阻燃的過程（2）氣相稀釋。材料在燃燒過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的可燃性氣 體，如：一氧化碳。阻燃劑的存在， 能產(chǎn)生大量的不可燃?xì)怏w，有效的稀釋可燃性氣體或空氣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的阻燃作用。
阻燃劑阻燃的過程（3）形成隔熱層。有些阻燃材料（如磷酸、硼酸）加熱時(shí)熔融，在材料表面形成一層玻璃狀的膜，阻礙氧的供給，同時(shí)可起隔熱作用和降低可燃性氣體釋放量，從而產(chǎn)生阻燃效應(yīng)。
阻燃劑阻燃的過程（4）終止自由基鏈反應(yīng)。在聚合物燃燒過程中，大量生成的自由基加快氣相燃燒反應(yīng)。如能設(shè)法捕捉并消滅這些自由基，就可控制燃燒，起到阻燃效果。氣相燃燒反應(yīng)的速度與 燃燒過程中產(chǎn)生的自由基HO ·和H·的濃度有密切關(guān)系。
磷酸三苯酯tpp生產(chǎn)工藝
三氯氧磷直接法（熱法）和三氯化磷間接法（冷法）。
（1）熱法 將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，在不超過10℃以下，緩緩加入三氯氧磷，然后在回流濕度下反應(yīng)3-4h，冷卻至室溫后，反應(yīng)物經(jīng)水洗回收吡啶，用于燥硫酸鈉脫水，過濾除硫酸鈉，常壓下蒸餾回收苯；減壓蒸餾收集243-245℃/1.47KPa的餾分，經(jīng)冷卻、結(jié)晶、粉碎即得成品。
( 2 ）冷法 將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，然后于40℃下滴加三氯化磷生成亞磷酸三苯酯，繼續(xù)在70℃下通入氯氣生成二氯代磷酸三苯酸，再于80℃下進(jìn)行水解生成磷酸三苯酯。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進(jìn)行減壓蒸餾得成品。精制方法：常含有苯酚、磷酸和酸性磷酸苯酯等雜質(zhì)。用乙醇或乙醇與溶劑汽油的混合液進(jìn)行重結(jié)晶精制。
氣相阻燃劑的作用主要是將這類高能量的自由基轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的自由基，抑制燃燒過程的進(jìn)行，達(dá)到阻燃目的。自由基與塵埃顆粒表面接觸，可能失去活性，在塵埃顆粒表面可發(fā)生下述反應(yīng)：H·+O2·-HO2，在塵埃顆粒表面生成大量活性比H·，HO·等 低得多的自由基HO2，從而達(dá)到抑制燃燒的目的。
總的看來，阻燃劑主要通過吸熱冷卻、稀釋、形成隔熱層和終止自由基鏈反應(yīng)等途徑，來實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的阻燃，其中前三種為物理效應(yīng)，后一種為化學(xué) 效應(yīng)。物理效應(yīng)有吸熱、 稀釋可燃物質(zhì)和隔離空氣的作用等；化學(xué)效應(yīng)有炭化作用、消除自由基作用和磷酞化作用等。
目前，阻燃劑種類較多，根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn) 可將阻燃劑分為以下幾類：
（1）按所含阻燃元素可將阻燃劑分為鹵系、磷系、氮系、硫系、磷-鹵系、磷-氮系、硅系、銻系、硼系和鋁鎂系等幾類阻燃劑[3]，其中鹵系阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的阻燃劑之 一，具有添加量少、 阻燃效果顯著的特點(diǎn)，從而在阻燃領(lǐng)域占有重要地位。
（2）按阻燃劑組分的不同可將阻燃劑分為無機(jī)鹽類阻燃劑、有機(jī)阻燃劑和有機(jī)、無機(jī)混合阻燃劑三種；其中無機(jī)阻燃劑是一種 無鹵阻燃劑，具有安全性高、 抑煙、無毒、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，主要包括無機(jī)水和金屬化合物、銻系阻燃劑、硅系阻燃劑、無機(jī)磷系阻燃劑和可膨脹石墨等；有機(jī)阻燃主要包括鹵素阻燃劑、磷系阻燃劑，該類阻燃 劑因阻燃元素不同而具有不同的特性。
（3）按阻燃劑的使用方法和聚合物中的存在形態(tài)，則可分為添加型和反應(yīng)型兩大類，其中添加型以無機(jī)阻燃劑為主，反應(yīng)型主要是有機(jī)阻燃劑。
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