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無鹵阻燃劑種類及發展趨勢

無鹵阻燃劑種類及發展趨勢

發布日期:2021-04-28 作者: 點擊:



鹵系阻燃劑雖可以很大程度上降低材料的燃燒,但會釋放毒害氣體。因此無鹵阻燃劑的無毒、低煙及其高效的阻燃效果令其備受關注,成為阻燃劑開發新的方向,無鹵阻燃劑主要包括磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硅系阻燃劑、無機金屬阻燃劑以及生物基阻燃劑。

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磷系阻燃劑

  磷系阻燃劑可分為兩種:無機磷系阻燃劑和有機磷系阻燃劑。無機磷系阻燃劑主要有聚磷酸銨、紅磷和三聚氰胺鹽等,有機磷系主要有磷酸酯類阻燃劑、磷腈類和磷雜菲化合物等,而對于磷系阻燃劑來說對其改性和復配阻燃是其工作的重點。

  磷系阻燃劑的阻燃機理主要是凝聚相阻燃和氣相阻燃,具體過程是在材料燃燒時通過磷系化合物的熱分解,并且產生水氣,磷酸、偏磷酸和PO·等活性自由基,能夠有效的降低燃燒周圍的溫度,產生的水蒸氣或一些惰性氣體還能稀釋周圍的助燃和有毒氣體;產生的磷酸和偏磷酸能夠附著在材料的表面,起到阻隔的作用,同時還可以作為酸源來促進成炭;活性游離基還能夠阻斷氣相中的燃燒鏈式反應從而阻止燃燒。

1.1 無機磷系阻燃劑
  紅磷的阻燃能力很強,但其易吸水受潮和自身的顏色問題一直困擾著大家,研究發現可以通過對紅磷進行包覆的方法來達到市場對紅磷阻燃劑的各方面的需求。此外,還有聚磷酸銨(NH4PO3)n等無機阻燃劑也常用于塑料的阻燃。

1.2 有機磷系阻燃劑
  其中,三羥甲基氧化膦籠狀磷酸酯阻燃劑,將其用于PBT,可使阻燃等級達到V-0級別,沒有熔滴產生。
  聚磷酸酯阻燃劑可應用于對PET的阻燃,使阻燃等級達到V-0級。

2

膨脹型阻燃劑

  膨脹型阻燃劑是一種以氮、磷為主要組成的復合阻燃劑,該類阻燃劑在受熱時發泡膨脹,故稱為膨脹型阻燃劑。其阻燃機理主要是凝聚相阻燃,膨脹型阻燃劑主要是由酸源、氣源、炭源三部分構成。材料在燃燒時會在三源的作用下產生一層厚厚的炭質泡沫層,從而阻隔熱和氧氣,還能達到抑煙和抗熔滴的效果。能有效的保護長時間暴露在火焰中的聚合物。目前已應用于聚苯烯、環氧樹脂、ABS等多種材料中。

3

硅系阻燃劑

  由于Si-O-Si的結構穩定,而且硅系阻燃劑在燃燒時的低毒性、防滴落、促進成炭及抑煙性和高效的阻燃性都足以使硅系阻燃劑在未來的阻燃劑的發展中占有一席之地。硅系阻燃劑主要通過凝聚相的阻燃機理形成隔離層阻止熱交換和與易燃氣體的接觸,同時可促進成炭量。

4

無機金屬阻燃劑

  無機金屬阻燃劑主要有Mg(OH)2、Al(OH)3、水滑石等。無機金屬阻燃劑主要通過燃燒時吸收大量的熱從而降低燃燒物周圍溫度,同時產生水氣,同時生成的產物附著在材料表面起到隔離的作用,從而達到阻燃效果。可以用于PE和PA66的阻燃。

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生物基阻燃劑

  由于現在對環境的保護和資源的可循環性的要求,生物基阻燃劑的可降解、無毒等綠色可循環的優勢必將成為將來阻燃劑研究的熱點。
  將不同的磷基團引入植物油主鏈中制備出磷酸化亞麻籽油(PLO)和磷酸化下游玉米油(PCO)為原料制備的生物基阻燃劑(FR)對PBT進行阻燃處理,由于合成的PLO和PCO含有較高的游離脂肪酸,在點火過程中發生了酸酯交換反應,形成低聚物,混合物立即滴下,帶走了所有的熱量以防止起火??梢詫BT的UL-94的阻燃等級從無等級改善為V-0級別。
  也可以將含有氮、磷協同阻燃基團的蓖麻油衍生物接枝到疊氮功能化PVC鏈上,蓖麻油衍生物改性PVC材料的LOI值可達到34.7%。

發展方向
  鹵系阻燃劑由于在燃燒時釋放的有害氣體Z終會被淘汰,無鹵阻燃劑Z終會占領阻燃體系的中心位置。生物基阻燃劑因其無毒、資源廣、價格低廉將會在未來成為研究熱點,但從目前來看,對生物基阻燃體系的研究還處于入門階段,但卻有重大的研究意義。除此之外,氮磷阻燃劑的研究較為火熱。但單一的阻燃劑會對材料的其它性能造成影響。將磷氮阻燃劑復配阻燃或合成P、N、Si多元素一體的阻燃劑會成為未來阻燃劑開發的熱點。


本文網址:http://www.designetage.com/news/568.html

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