溫馨提示:如果您是高分子行業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈,如塑料,彈性體,橡膠,模具,鞋材,3D打印耗材,塑料包裝,PP、PE期貨、鈣粉,白油,抗氧劑等助劑行業(yè)從業(yè)者,請(qǐng)點(diǎn)擊標(biāo)題下面的“艾邦高分子”進(jìn)行關(guān)注
高分子材料是極易燃物質(zhì)。高分子材料制品(塑料、橡膠、化纖等)是人類生活不可缺少的必需品。因此,解決它們的阻燃問(wèn)題,很久以來(lái)是人們關(guān)注的大事。20世紀(jì)80年代之前,大多采用含鹵素阻燃體系。含鹵阻燃體系阻燃效果好,但燃燒時(shí)產(chǎn)生大量濃煙和有毒有害氣體。隨著人們環(huán)保意識(shí)和安全意識(shí)的提高,無(wú)鹵阻燃劑的推廣應(yīng)用已成為今后阻燃劑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
無(wú)機(jī)阻燃劑主要有:三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅
有機(jī)助燃劑主要有:三聚氰胺 三聚氰胺氰尿酸鹽 氯蠟52# Tcep 十溴二苯醚 十溴二苯乙烷 氯蠟-70 聚磷酸銨
1.1 氫氧化鋁(ATH)
目前ATH的消耗量最大,約占有機(jī)、無(wú)機(jī)阻燃劑總量的50%以上,占無(wú)機(jī)阻燃劑近80%。
由于ATH具有無(wú)毒、阻燃和消煙等功能,在火災(zāi)中不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體,無(wú)大量黑煙產(chǎn)生,制品回收過(guò)程中也不會(huì)產(chǎn)生二次污染,所以在阻燃劑行業(yè)中越來(lái)越受青睞.ATH的折光指數(shù)與聚酯相近,填充到聚酯中遮蓋力低,由透明仿玉感,被大量用于聚酯型仿玉大理石。ATH抗電弧性與電絕緣性好,在多種樹(shù)脂中易分散,可廣泛用于不飽和樹(shù)脂模壓制品,如SMC、BMC、玻璃鋼建材,加工溫度低于180℃環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、PE/EVA電纜料和發(fā)泡保溫材料等。ATH最達(dá)缺點(diǎn)是分解溫度低,180-200℃即可分解失水,大多數(shù)樹(shù)脂的
加工溫度都高于該分解溫度,嚴(yán)重影響了它在熱塑料樹(shù)脂中的應(yīng)用。
ATH屬于填充型阻燃劑,阻燃性能低,單一使用添加量必須大于50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),方可達(dá)到一定級(jí)別的阻燃效果。但是,提高阻燃劑用量會(huì)降低制品的力學(xué)性能。ATH一定要超細(xì)化,平均粒徑為一般為1-2um,最大粒徑不超過(guò)5um,而且要用偶聯(lián)劑進(jìn)
行表面活化處理。ATH可以與多種阻燃劑復(fù)配,通過(guò)它們之間的協(xié)同效應(yīng)提高其阻燃性能。
1.2氫氧化鎂(MH或MDH)
MH在阻燃、無(wú)毒和消煙性能上與ATH基本相同,只是表面極性比ATH大。在無(wú)機(jī)阻燃劑中MH的銷(xiāo)量?jī)H次于ATH。由于MH在某些性能上優(yōu)于ATH,中國(guó)市場(chǎng)價(jià)格又遠(yuǎn)低于ATH,所以消費(fèi)量近兩年急劇增長(zhǎng),大有取代ATH的發(fā)展趨勢(shì)。
市場(chǎng)上用作阻燃劑的MH一般有兩種:一種是以天然水鎂石礦經(jīng)超細(xì)粉碎制成的天然MH,另一種是以鹵水為原料經(jīng)過(guò)化學(xué)方法制成的化學(xué)法MH.由于原材料成本和加工成本上的差異,二者的價(jià)格相差很大,后者幾乎是前者的2倍多。目前中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售的阻燃劑MH,主要是礦石法天然MH。
MH與ATH同屬環(huán)保填充型無(wú)機(jī)阻燃劑,各種性能也基本相同。但與ATH相比,MH最大的優(yōu)勢(shì)是失水溫度高,為330-340℃,幾乎在所有塑料成型加工溫度下穩(wěn)定,無(wú)失水現(xiàn)象,其應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)ATH。MH的極性大于ATH,與樹(shù)脂尤其是非極性樹(shù)脂相容性差,與樹(shù)脂鏈之間難以形成穩(wěn)定的界面層,在表面活化處理上要求高,難度也更大。與ATH相比MH更顯堿性,在生產(chǎn)SMC,BMC或玻璃鋼制品中,所用不飽和樹(shù)脂如果呈酸性,MH將與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使物料流動(dòng)性差,影響加工。所以在該領(lǐng)域中主要用ATH做阻燃劑。而在EVA中MH的阻燃效果遠(yuǎn)比ATH好,這主要是應(yīng)為EVA受熱釋放出來(lái)的醋酸與MH反應(yīng)可生成更多水的緣故。
1.3磷系阻燃劑
磷系阻燃劑是阻燃性能最好的一類無(wú)機(jī)阻燃劑,在禁鹵素系阻燃劑過(guò)程中,發(fā)展速度最快,已成為近幾年中國(guó)在阻燃劑領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。磷系阻燃劑根據(jù)使用方式不同,可分為反應(yīng)型和填充型兩大類。其中反應(yīng)型由于對(duì)其活性要求高,工藝操作比較復(fù)雜,暫時(shí)
尚未得到廣泛應(yīng)用,目前仍以填充型為主。
1.3.1包膜紅磷
紅磷是一種機(jī)器易燃的物質(zhì),用作阻燃劑必須進(jìn)行包膜處理,才能提高其分解溫度,增加在空氣中的穩(wěn)定性,降低PH3的釋放量。薄膜紅磷的阻燃機(jī)理是:在燃燒溫度下紅磷首先與空氣中的氧反應(yīng),生成聚偏磷酸,后者具有強(qiáng)烈的脫水性,可是被燃物迅速碳化,生
成碳和水,水吸熱后生成水蒸氣,除降低被燃物溫度外還可稀釋空氣中的氧,減緩燃燒速度。聚偏磷酸還能與炭作用,在被燃物表面形成玻璃狀的焦炭層,隔絕氧和熱,阻止可燃物進(jìn)一步燃燒。紅磷可與其他多種阻燃劑配合使用,由于協(xié)同效應(yīng),可提高其阻燃性能。其中紅磷與含氮化合物之間的協(xié)同相應(yīng),可提高其阻燃性能。其中,紅磷與含氮化合物之間的協(xié)同效應(yīng)最為顯著。
1.3.2聚磷酸銨(APP)
APP分子中含磷和氮,屬于磷氮復(fù)合阻燃劑。由于二者具有較強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng),APP阻燃性能很好。根據(jù)聚合度不同,APP有I型與Ⅱ型之分。Ⅰ型聚合度一般小于1000,在水中溶解度好,多用于阻燃木材、紙張、織物、和防火涂料等領(lǐng)域。Ⅱ型聚合度一般大于
1000,分子中由于P—N阻燃元素含量高,阻燃性能持久,是火災(zāi)發(fā)生有較長(zhǎng)的緩沖時(shí)間,減少人員死亡和財(cái)產(chǎn)損失,是目前磷系阻燃劑中發(fā)展最快的產(chǎn)品。APP還可以與其他物質(zhì)復(fù)配,制成膨脹性阻燃劑,這也是促使APP快速發(fā)展的重要原因。
1.4硼系阻燃劑
硼系阻燃劑大多是以硼酸鹽的形式存在,如硼酸鈉、硼酸銨、硼酸鋁和硼酸鋅等。其中最常用的是硼酸鋅。硼酸鋅有多種形式,因其含水量不同,脫水溫度也不同。如:2ZnO.3B2O3.9H2O脫水溫度100℃, 2ZnO.3B2O3.7H2O脫水溫度175℃, 2ZnO.3B2O3.3H2O脫水溫度200℃, 2ZnO.3B2O3.3.5H2O脫水溫度300℃, 4ZnO. B2O3. H2O脫水溫度415℃。市場(chǎng)出售的硼酸鋅阻燃劑主要是2ZnO.3B2O3.9H2O脫水溫度100℃。硼酸鋅的阻燃機(jī)理主要是通過(guò)脫水反應(yīng)而降低被燃物的溫度,所生成的水蒸氣即可隔絕空氣,又可稀釋空氣中的氧,達(dá)到阻燃的目的。
1.5 復(fù)鹽型無(wú)機(jī)阻燃劑
復(fù)鹽型無(wú)機(jī)阻燃劑是指同一種化合物中同時(shí)含有兩種或兩種以上的阻燃元素,各阻燃元素之間存在著協(xié)同效應(yīng),其阻燃效果比單一元素要好。復(fù)鹽型無(wú)機(jī)阻燃劑除可單獨(dú)使用外,更多時(shí)候與其他阻燃劑配合使用。常見(jiàn)復(fù)鹽型無(wú)機(jī)阻燃劑有三聚氰胺多磷酸鹽、三聚氰胺硼酸鹽、碰磷酸鹽(BPO4)、硼氮化合物(BN)等。
1.6三氧化二銻及其他
三氧化二銻本身并無(wú)阻燃性能,但與其他阻燃劑復(fù)配使用,可以起到助阻燃效果,尤其與溴系阻燃劑復(fù)配使用,可以使含溴阻燃劑(如十溴聯(lián)苯醚阻燃劑)的阻燃性能提高30%以上。三氧化二銻不僅對(duì)溴系阻燃劑有助阻燃作用,對(duì)其他阻燃劑同樣也有助阻燃作用,如MH中添加少量三氧化二銻,可使氧指數(shù)提高1%-2%。除三氧化二銻外還有許多化合物同樣也有助阻燃作用,如氧化硼、氧化鋅、氧化鎳、二氧化鈦,以及某些銅鹽、鐵鹽等。
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