400-8238-315
阻燃劑種類繁多,按照其組成可分為:有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑。具代表性的阻燃劑是鹵系、磷系及氫氧化鋁、氫氧化鎂等。
1.鹵系阻燃劑
鹵系阻燃劑是含有鹵素元素并以鹵素元素起阻燃作用的一類阻燃劑。鹵系的四種鹵系元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)都具有阻燃性,阻燃效果按F、Cl、Br、I的順序依次增強(qiáng)。以碘系阻燃劑最強(qiáng)。生產(chǎn)上,只有氯類和溴類阻燃劑被大量使用.而氟類和碘類阻燃劑少有應(yīng)用,這是因?yàn)楹枞紕┲蠧-F鍵太強(qiáng)而不能有效捕捉自由基.而含I阻燃劑的C-I鍵太弱易被破壞.影響了聚合物性能(如光穩(wěn)定性),使阻燃性能在降解溫度以下就已經(jīng)喪失。
鹵系阻燃劑(特別是溴系阻燃劑)的最大優(yōu)點(diǎn)是阻燃效率高、用量少、相對(duì)成本較低。此外.溴系阻燃劑與材料的相容性較好,因而我國(guó)的阻燃劑仍以鹵系阻燃劑為主,主要包含氯系和溴系.占整個(gè)阻燃劑體系的8O%以上。但是.鹵系阻燃劑在高溫、明火情況下會(huì)放出鹵化氫等具有腐蝕性的有毒氣體并伴有濃煙口.阻燃劑發(fā)展趨勢(shì)則是在提高阻燃性能的同時(shí).更加注重環(huán)保與生態(tài)安全.在這種背景下.一些傳統(tǒng)的溴系阻燃劑已受到日益嚴(yán)格的環(huán)保和阻燃法規(guī)的壓力.迫使用戶尋找溴系阻燃劑的代用品.同時(shí)也將促進(jìn)新阻燃材料的問(wèn)世。
2.磷系阻燃劑
磷系阻燃劑根據(jù)磷系阻燃劑的組成和結(jié)構(gòu)以及作用機(jī)理.可分為無(wú)機(jī)磷系阻燃劑、磷系膨脹型阻燃劑和有機(jī)磷系阻燃劑三大類。
無(wú)機(jī)磷系阻燃劑主要包括紅磷、磷酸鹽和聚磷酸銨等磷一銨阻燃劑。紅磷對(duì)多種高聚物都有很好的阻燃效果.自1965年被發(fā)現(xiàn)后一直備受關(guān)注 紅磷作為阻燃劑能以較低的用量使大多數(shù)高聚物具有良好的阻燃性能.處理過(guò)程穩(wěn)定.既可以在氣相中產(chǎn)生自由基阻燃,也可以在凝固相中形成炭層阻燃。目前通過(guò)對(duì)紅磷的表面處理、穩(wěn)定化處理及包覆處理使紅磷的吸濕性、自燃溫度、釋放磷化氫量、粉塵爆炸濃度、落高自燃及與高聚物的相容性等性能得到極大的改善。但紅磷因其自身的顏色.使其在紡織行業(yè)的應(yīng)用受到限制。
膨脹型阻燃劑是以磷、氮為主要阻燃元素的阻燃劑,該類阻燃劑由酸源(脫水劑)、碳源(成碳劑)和氣源(發(fā)泡劑)三部分組成。這一體系早就被用作防火涂料.但是人們?cè)诮鼛啄陜?nèi)才認(rèn)識(shí)到其膨脹特性 其作用機(jī)理是膨脹型阻燃劑在受熱時(shí)于材料表面形成致密的多孔泡沫碳層.該泡沫碳層既可阻止內(nèi)層高聚物的進(jìn)一步降解及可燃物向表面的釋放.又可阻止熱源向高聚物的傳遞以及隔絕氧源.從而能有效的阻止火焰的蔓延和傳播,達(dá)到阻燃的效果。這一技術(shù)基本克服了許多傳統(tǒng)阻燃劑存在的缺點(diǎn).被譽(yù)為阻燃技術(shù)的一次革命,受到了阻燃界的一致推崇.是今后阻燃材料發(fā)展的主流。
有機(jī)磷化合物是添加型阻燃劑。它具有阻燃增塑雙重功能,該類阻燃劑燃燒時(shí)產(chǎn)生的偏磷酸可以形成穩(wěn)定的多聚體,覆蓋于可燃材料表面隔絕外部氧氣進(jìn)入和內(nèi)部可燃性氣體溢出,起到阻燃作用。其阻燃效率高.可達(dá)溴化物的4~7倍。
磷系阻燃劑具有低鹵、無(wú)鹵、低煙、低毒的特性,其用量少,效率高.符合阻燃劑的發(fā)展方向。在阻燃劑領(lǐng)域倍受關(guān)注,在我國(guó)具有較大的發(fā)展?jié)摿涂臻g 但是由于磷系阻燃劑自身的一些缺陷。如一些阻燃劑相容性差、表面處理技術(shù)不夠完善、有機(jī)磷系多為液體、揮發(fā)性大、發(fā)煙量大、熱穩(wěn)定性較差 等,促使其應(yīng)用受到了限制。因此,對(duì)磷系阻燃劑的研究還有待繼續(xù)加強(qiáng)。
3.氫氧化鋁和氫氧化鎂阻燃劑
氫氧化鋁及氫氧化鎂阻燃劑是最常見(jiàn)的無(wú)機(jī)阻燃劑.具有無(wú)毒、穩(wěn)定性好。高溫下不產(chǎn)生有毒氣體.還能減少塑料燃燒時(shí)的發(fā)煙量等優(yōu)點(diǎn),而且價(jià)格低廉,來(lái)源廣泛。氫氧化鋁的脫水吸熱溫度較低,約為235~350℃,因此在塑料剛開(kāi)始燃燒時(shí)的阻燃效果顯著。氫氧化鎂阻燃劑在適量添加時(shí),可顯著減緩PE、PP、PVC及ABS等的熱分解溫度.具有良好的阻燃及降低發(fā)煙量的效果。但是氫氧化鎂分解溫度較高.在340~490%左右.吸熱量也較小,對(duì)抑制材料溫度上升的性能比氫氧化鋁差,對(duì)聚合物的炭化阻燃作用卻優(yōu)于氫氧化鋁.因此兩者復(fù)合使用,互為補(bǔ)充.其阻燃效果比單獨(dú)使用更好。但由于無(wú)機(jī)阻燃劑是填料型的,在樹(shù)脂中添加量較大,往往會(huì)不同程度地影響材料的加工性能和機(jī)械力學(xué)性能。因此,對(duì)傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)阻燃劑進(jìn)行改性研究已成為目前比較熱門的研究課題,無(wú)機(jī)阻燃劑的微膠囊化、表面改性、少塵或無(wú)塵化和協(xié)同效應(yīng)等,已成為解決這一問(wèn)題的良策
4.銻系阻燃劑
三氧化二銻、膠體五氧化二銻和銻鈉是銻系阻燃劑的主要產(chǎn)品,其中廣泛應(yīng)用的是三氧化二銻。它是一種典型的添加型無(wú)機(jī)阻燃劑.主要用于塑料制品和紡織織物的阻燃,亦可用作橡膠、木材的阻燃劑。其阻燃機(jī)理是三氧化二銻在燃燒期首先熔融,熔點(diǎn)為665℃,在材料表面形成保護(hù)膜隔絕空氣,通過(guò)內(nèi)部吸熱反應(yīng)降低燃燒溫度.在高溫狀態(tài)下三氧化二銻被氧化,稀釋了空氣中氧濃度.從而起到阻燃作用。不含鹵的銻化合物本身幾乎沒(méi)有阻燃作用,但當(dāng)它們與含鹵有機(jī)化合物一同使用時(shí),便構(gòu)成了非常有效的銻/鹵阻燃協(xié)效體系 我國(guó)銻儲(chǔ)量占據(jù)世界首位,對(duì)于發(fā)展銻系阻燃劑十分有利,研究開(kāi)發(fā)超細(xì)、高純白的銻氧產(chǎn)品是目前發(fā)展的重點(diǎn)。
我國(guó)阻燃劑的應(yīng)用及發(fā)展動(dòng)向
我國(guó)阻燃劑起步于60年代中期,1980年以后的幾年,是我國(guó)阻燃工業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)代。1989年召開(kāi)的首屆北京國(guó)際阻燃學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)及展覽會(huì),并在該會(huì)議上決定建立國(guó)家級(jí)阻燃材料實(shí)驗(yàn)室,以加強(qiáng)同國(guó)際上的學(xué)術(shù)交流和加快國(guó)內(nèi)阻燃技術(shù)研究人才的成長(zhǎng)。到目前為止,我國(guó)從事阻燃劑研究的科研單位已達(dá)50余家,研究的阻燃荊品種達(dá)120余種,生產(chǎn)單位150余家,生產(chǎn)阻燃荊100余種,其中無(wú)機(jī)阻燃劑約占11% 。
1.利用我國(guó)資源優(yōu)勢(shì),開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品
我國(guó)銻資源豐富,蘊(yùn)藏量居世界首位。但目前氧化銻大都用作其他原料,每年用作阻燃劑的氧化銻約200~250噸,這與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。,目前,我國(guó)有關(guān)銻系阻燃劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用才剮剛開(kāi)始。1988年上海無(wú)機(jī)化工研究所進(jìn)行了氧化銻精細(xì)化研究,并完成中試,還在纖維織物、塑料及粘合劑中使用,均獲得較好的效果。沈陽(yáng)化工學(xué)院還研究了從工業(yè)廢渣一銻灰中提取并精制氧化銻阻燃劑,取得一定效果。今后我國(guó)各類銻產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)主要有以下幾個(gè)方面:超微粒膠體五氧化二銻;不同粒度的三氧化二銻;不同物理形態(tài)的粒狀、棒狀、濕潤(rùn)狀、糊膠狀等三氧化二銻;銻鹵深加工阻燃母粒;氧化銻與其它阻燃劑、消煙劑的復(fù)合品。
另外,我國(guó)還有豐富的硼、鋅資源。目前作為商品的硼酸鋅阻燃劑FB只有上海京華化工廠所試制的產(chǎn)品。對(duì)硼酸鋅的生產(chǎn)和應(yīng)用剛剮起步,有待于進(jìn)一步工作。
2.超細(xì)化技術(shù)
這是提高無(wú)機(jī)阻燃劑性能的手段 它可以使用量減少,對(duì)產(chǎn)品的光學(xué)性能影響極小,尤其用于化纖生產(chǎn)中克服了由于阻燃劑粒度大而堵塞噴嘴的現(xiàn)象。目前,我國(guó)能達(dá)到的超細(xì)水平為:三水合三氧化二鋁平均粒度可達(dá)1μm,三氧化二銻為0.2l~0.22μm;國(guó)外水平為:三氧化二銻粒度可達(dá)0.01μm,三水臺(tái)三氧化二鋁為0.1μm,顯然存在較大的差距。
3.阻燃劑的復(fù)配
根據(jù)阻燃劑之間的協(xié)同作用,而進(jìn)行阻燃劑的復(fù)配,可降低阻燃劑用量,并提高效益。目前,我國(guó)在這方面的情況是,除銻基產(chǎn)品外,三水合三氧化二鋁與氫氧化鎂的復(fù)配阻燃技術(shù)取得了很大進(jìn)展。但仍需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
4.微體膠囊技術(shù)
采用微體膠囊技術(shù),可以減慢釋放速度,達(dá)到充分反應(yīng)的目的,同時(shí),避免和減少在加工過(guò)程中粉塵飛揚(yáng)造成的環(huán)境污染。目前,國(guó)內(nèi)已有部分單位著手這方面的研究,這必將成為以后的一個(gè)時(shí)期的發(fā)展趨勢(shì)。
5.表面處理技術(shù)
無(wú)機(jī)阻燃荊加入聚合物中通常都要添加較大劑量才能滿足要求,如三水合三氧化二鋁在樹(shù)脂中需要曝加40%~70%。由于混溶性差,加工過(guò)程中樹(shù)脂粘度過(guò)高造成加工困難。通過(guò)硅烷、醇、胺、鈦酸酯等表面活性物質(zhì)對(duì)粉末產(chǎn)品進(jìn)行表面處理,可以使無(wú)機(jī)阻燃劑在樹(shù)脂中添加相當(dāng)大的比例而不增大樹(shù)脂粘度。目前,我國(guó)已有表面處理的氫氧化鋁產(chǎn)品出售,但價(jià)格高,使用效果不夠明顯,有待進(jìn)一步改進(jìn)。
6.多功能型阻燃劑
增塑型阻燃劑是我國(guó)多功能型阻燃劑研究的主要課題。湖南省化工研究所開(kāi)發(fā)的異丙苯基磷酸酯、浙江省化工研究所開(kāi)發(fā)的FR—BCP,都是國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。此外,對(duì)阻燃交聯(lián)劑、阻燃抗靜電劑都還有待開(kāi)發(fā)。預(yù)測(cè)以后的暢銷品種是:熱性能及電絕緣性能良好,用于電子工業(yè)和通訊器材的含溴阻燃荊,用于交通工具的塑料阻燃劑。
7.低發(fā)煙、低毒害氣體技術(shù)
目前對(duì)于降低有害氣體的研究成果不多。甩CaCO3減少PVC釋放HCL量的方法已在實(shí)際中應(yīng)用,同樣對(duì)氯丁橡膠降低氯害也有應(yīng)用。還有采用Al(OH)3吸收HDPE燃燒時(shí)放出有害氣體技術(shù)。今后技術(shù)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是吸收氨氣、氰化氫等氣體。
8.聚合磷酸酯及鹵系阻燃劑
隨著我國(guó)聚氨酯工業(yè)的迅速發(fā)展,聚氨酯阻燃劑品種和產(chǎn)量都相應(yīng)迅速增長(zhǎng)。杭州大學(xué)開(kāi)發(fā)的三(β—氯乙基)磷酸酯聚合體應(yīng)用于聚氨酯泡沫具有較好的阻燃性能的抗遷移性?;げ坷杳骰ぱ芯吭洪_(kāi)發(fā)的聚合磷酸酯阻燃劑類似于國(guó)外目前應(yīng)用較為理想的阻燃劑Olin 101和CR—505,因此,該產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)目前最理想的聚氨 髓燃劑。另外,還有三(2,3—二氯丙基)磷酸酯的研制。
由于鹵系阻燃劑阻燃性能好,價(jià)格低廉,所以盡管國(guó)外目前開(kāi)發(fā)非鹵型阻燃劑的呼聲很高,但對(duì)于我國(guó)而言,仍有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的必要。在含氯阻燃劑中,氯化石蠟—70是近幾年開(kāi)發(fā)的較好的產(chǎn)品。沈陽(yáng)化工廠、上海電化廠等單位已有生產(chǎn),主要用于聚烯烴、合成橡膠等;含溴阻燃劑近年來(lái)研究出的品種較多,產(chǎn)量也較大,是我國(guó)阻燃產(chǎn)品中發(fā)展最快的一類。新產(chǎn)品有六溴環(huán)十二烷,三(2,3—二溴丙基)異氰酸酯、十溴聯(lián)苯醚、四溴丁烷、五溴甲苯等。鹵化聚合物作為阻燃荊尚在研究之中。