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让您了解阻燃剂的分类。

2021-08-18 已有693人浏览 皖燃科技

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大部分聚合物材料属于易燃、易燃材料,燃烧时热释放速度大,热值高,火焰传播速度快,不易熄灭,有时还会产生浓烟和有毒气体,威胁到人们的生命财产安全,所以对电子电器、家庭建筑材料等材料都有相应的防火标准,添加阻燃剂是实现聚合物阻燃的主要途径。

第一,阻燃剂的定义。

阻燃剂,又称阻燃剂、耐火剂或防火剂,是一种用于提高材料耐燃性、防止材料着火和抑制火焰传播的助剂。它有助于防止火灾,减缓火灾蔓延,减少热量释放、烟雾和有毒排放。最重要的是增加安全逃生时间。

阻燃剂的历史可以追溯到1820年。从20世纪60年代开始,阻燃剂逐渐被大量生产和应用。到目前为止,阻燃剂已经发展成为仅次于增塑剂的第二大添加剂。

阻燃剂的阻燃机制主要包括:

1)吸热:阻燃剂受热分解挥发吸热,降低可燃物表面温度,起到阻燃作用;

2)覆盖功能:加热后形成覆盖层,隔热隔氧;

3)断链反应:捕捉燃烧产生的自由基,从而延迟或终止燃烧反应;

4)不燃气体窒息:加热分解不燃气体,稀释氧气和可燃气体浓度。

第二,阻燃剂的种类。

阻燃剂有很多种,根据化学结构可以分为有机阻燃剂和无机阻燃剂。根据元素类型,可分为卤素系统、磷系统、氮系统、硅系统、镁-铝系统、钼系统等。根据阻燃剂与阻燃材料的关系,可分为添加阻燃剂和反应阻燃剂。下图是阻燃剂的大致分类:

目前使用的阻燃剂主要有无机、有机磷和有机卤。这三种阻燃剂的性能、阻燃效率、环保性和优点如下:

一是卤系阻燃剂。

卤素阻燃剂是指以卤素为主要阻燃成分的有机阻燃剂,自20世纪60年代以来被广泛使用。溴阻燃剂是其代表,是世界上产量最大的有机阻燃剂之一。溴阻燃剂在300℃下分解,可以捕捉聚合物降解反应产生的自由基,从而延缓或终止燃烧反应,释放阻燃HBr气体来阻挡可燃气体。

主营产品:四溴双酚A,十溴二苯乙烷等。

特点:阻燃效率高,用量少,价格适中,对材料性能影响小,但燃烧烟雾大,释放有毒腐蚀性气体。

图十溴二苯乙烷阻燃母粒,海王化工。

国际社会相继出台了POPs公约、WEEE、RoHS、REACH等法CH等法规政策,卤素阻燃剂在环境保护方面受到严格限制,由于世界溴资源的稀缺和垄断,溴的价格迅速上涨,溴系阻燃剂的成本优势逐渐丧失,市场份额逐渐下降。

二是磷系阻燃剂。

磷阻燃剂包括有机磷阻燃剂和无机磷阻燃剂。主要特点:低毒、低烟、低卤甚至无卤,效率高,用量少。

图片电线用微胶囊红磷母粒,汉中卓尔。

1)有机磷阻燃剂。

主要产品:膦酸脂、磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、氧化膦、磷氮化合物等。

含磷化合物受热分解的产物具有很强的脱水效果,可以碳化覆盖的聚合物表面,形成碳膜,隔离空气,从而达到阻燃效果。

缺点:耐热性差,挥发性大,塑料热变形温度恶化。

2)无机磷阻燃剂:

主要产品:红磷、微胶囊红磷、磷酸铵盐、聚磷酸铵(APP)等。

APP适用于膨胀阻燃系统,主要用于聚烯烃、聚氨酯泡沫、涂层等阻燃。

三是金属氢氧化物。

氢氧化铝氢氧化镁为主,是集阻燃、抑烟、填充于一体的阻燃剂。主要特点:无毒、无腐蚀、稳定性好、无稳定性好、无有毒气体、烟雾抑制等。

一是氢氧化铝。

氢氧化铝,简称ATH,具有阻燃、抑烟、充填功能,无毒、廉价,是无机阻燃剂中最重要的一种。ATH在250℃左右开始脱水吸热,在材料表面产生氧化铝,抑制材料燃烧。适用于弹性体、热固性树脂、热塑性塑料等。

图片超细高白氢氧化铝,中超股份。

二是氢氧化镁。

氢氧化镁是目前发展发展的添加阻燃剂,低烟无毒,可中和燃烧过程中的酸性和腐蚀性气体。氢氧化镁的分解温度高于ATH,为350~400℃,适用于高温工程塑料的加工。但是因为氢氧化镁会催化树脂分解,所以一般不能用于热塑性聚酯树脂。

由于无机氢氧化物阻燃效率低,一般添加量高达50%~70%,影响材料性能,因此需要表面处理来提高与材料的兼容性。

四是硼酸锌

硼酸锌具有阻燃、抑烟、成炭、抑阴、防熔滴等多种功能。价格低廉,无毒无刺激,不影响材料的强度、伸长率和热老化。硼酸锌可以单独使用,也可以与有机卤化物和三氧化锑一起使用,阻燃效果更好。

五是三嗪系阻燃剂。

三嗪系阻燃剂以三聚氰胺及其衍生物为主,具有多重反应功能,热稳定性好,阻燃效果好,与聚合物兼容性好等特点。

主要产品:三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、MPP、MP等。

三聚氰胺和衍生物适用于膨胀阻燃系统,主要用于膨胀阻燃尼龙。

6.膨胀阻燃剂。

1)磷氮膨胀阻燃剂。

磷-氮阻燃剂是以磷、氮为主要成分的阻燃剂,阻燃效果好,吸烟量小,有毒气体产生量小。磷-氮阻燃剂加热时形成多孔层,可以隔热隔氧,释放的水蒸气和氨气可以发泡炭层,有利于阻燃。目前应用最广泛的磷-氮膨胀阻燃剂是三聚氰胺、APP和聚酯系统。

图磷-氮阻燃剂,汉中卓尔。

二是可膨胀石墨。

可膨胀性石墨是由天然石墨经浓硫酸酸化处理,经水洗、过滤、干燥后在900~1000℃下膨化而成。可膨胀性石墨体积随温度升高膨胀数百倍,在聚合物表面形成炭层,隔离热源,在膨胀过程中吸收大量热量,释放夹层中的酸根离子,促进脱水碳化,结合燃烧产生的自由基,抑制链反应。可以和磷化合物、金属氧化物一起使用,产生协同作用,加入少量可以达到阻燃的目的。

日益严格的防火安全标准和塑料应用的快速增长使得阻燃剂市场呈现增长趋势。然而,我国强制阻燃标准较少,阻燃技术相对落后,溴阻燃剂仍然是主要的。受国外禁止或限制部分溴阻燃剂使用的影响,国内无卤、高效、低毒、低烟阻燃剂发展迅速,交联、超细化、微胶囊化、表面改性、复合协同等新型阻燃剂技术已成为研究的热点。