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幾種典型阻燃劑的特點及進展

點擊:268 添加時間:2019-07-15 09:02:16

幾種典型阻燃劑的特點及進展

 膨脹型阻燃劑中磷氮元素含量較高,在燃燒過程中能形成致密的泡沫炭層,從而起到隔熱、抑氧和防熔滴作用。阻燃劑的阻燃性能優異,IFR燃燒時不產生鹵化氫氣體,屬於環保型阻燃劑。

膨脹型阻燃劑有三部分組成,分別是成炭劑(炭源)、脫水劑(酸源)和發泡劑(氣源)

(1)成炭劑。是指在燃燒過程中能被脫水劑奪走水分而被炭化的物質,成炭劑是形成泡沫炭化層的物質基礎。主要是一些含炭量高的多羥基有機化合物。常見的有季戊四醇,此外尼龍6(PA6)的成炭效率高,使用也較為廣泛。

(2)脫水劑。是指在燃燒過程中奪取膨脹型阻燃劑中成炭劑水分的物質,主要作用是促進多羥基化合物脫水炭化,形成具有一定厚度的不易燃燒的炭質層。脫水劑主要是一些無機酸鹽和無機酸酯類。用得最多的是磷酸銨鹽、磷酸酯、硼酸鹽和矽酸鹽。

(3)發泡劑。在被阻燃係統中受熱時,分解釋放出大量無毒並能滅火的氣體,同時發生膨脹並形成海綿狀細泡結構的化合物。常用的發泡劑有三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨、硼酸胺、雙氰胺甲醛樹脂等。

故未來的膨脹型阻燃劑(IFR)的發展趨勢為:

(1)熱穩定性高,滿足聚合物高溫加工型的需要;

(2)從極性相似相容的原則考慮,應對IFR進行表麵處理,使其易於分散,在燃燒時可形成覆蓋於基材表麵上的均勻致密的膨脹炭質層;

(3)集酸源、碳源和發泡源於一身的“三位一體”IFR。

氫氧化鎂阻燃劑

  氫氧化鎂具有阻燃、消煙和填充三重功能,同時賦予材料無毒性,無腐蝕性等特點。氫氧化鎂阻燃劑可廣泛地應用於聚丙烯、聚乙稀、聚氯乙烯和ABS等塑料行業。由於Mg(OH)2和Al(OH)3性能相似,西方阻燃界常將兩者進行比較。結果表明,除對環境的影響外,在熱反應、分解溫度、適用的聚合物、阻燃能力、抑煙能力、對酸的穩定性等幾方麵,Mg(OH)2均優於Al(OH)3,也優於傳統的鹵係、磷係阻燃劑。具體表現在以下幾方麵:

(1)兩者的阻燃機理相似。Mg(OH)2和Al(OH)3的熱分解過程為:

Mg(OH)2=MgO+H2O2Al(OH)3=A12O3+3H2O

  熱分解生成的氣態水可覆蓋火焰,驅逐氮氣,稀釋可燃氣體,而且在與火焰接觸的塑料表麵形成一層絕熱材料,阻止可撼氣體的流動,防止火焰的蔓延,這與磷係阻燃劑的炭化作用相似。這兩種阻燃劑的分解產物都為無毒物質,產生礦物相,特別是MgO,因為它是堿性物質,與酸的中和能力比Al2O3強,可較快地中和塑料燃燒過程中產生的酸性及腐蝕性氣體(SO2NO2CO2等)。

(2)Mg(OH)2的熱分解溫度為350°C,比Al(OH)3高出100°C,這就使得添加Mg(OH)2阻燃劑的塑料能承受更高的加工溫度,因為在塑料加工的過程中提高加工溫度有利於加快擠塑速度,縮短模塑時間。Mg(OH)2熱穩定性好,在小於340°C時較為穩定,340°C時開始吸熱分解,430°C時分解速度最高,490°C時分解結束,變成MgO。

(3)Mg(OH)2的分解能(1.37kJ/g)比Al(OH)3的分解能(1.17kJ/g)高,熱容也高17%,這有助於提高阻燃效率。

(4)Mg(OH)2的炭化作用強,炭化量大,因而提高了阻燃效率,減少了產煙量。

(5)抑煙能力強於A1(OH)3。在三元乙丙橡膠顆粒[IEPDM]樹脂中,混合填加75%的Mg(OH)2和25%的A1(OH)3,阻燃劑與填加A1(OH)3單一阻燃劑相比,前者的產煙量明顯減少。Mg(OH)2的阻燃作用主要發生在固體降解區,即減少可燃物的產生,但對預燃區和燃燒區的作用很小。因此,可燃物質的完全燃燒不受影響,產生的煙霧就小了。另外,在最外層的燃燒產物區有衝淡和吸收一部份煙霧的作用,故Mg(OH)2的消煙作用是很明顯的。

(6)Mg(OH)2粒子的硬度比A1(OH)3小,因此對設備的摩擦更小,有利於延長生產設備的壽命。

(7)隨著生產工藝的改幅度降低。

 隨著我國合成高分子材料工業的快速發展及阻燃法規的不斷健全和完善,對阻燃劑需求也隨之增加,作為無毒、抑煙型的環保無機阻燃劑Mg(OH)2需求更是十分迫切。我國為鎂礦資源大國,具有得天獨厚的資源優勢和良好的市場前景。