幾種典型阻燃劑的特點(diǎn)及進(jìn)展

 膨脹型阻燃劑中磷氮元素含量較高,在燃燒過(guò)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(yōu)異,IFR燃燒時(shí)不產(chǎn)生鹵化氫氣體,屬于環(huán)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(fā)泡劑(氣源)

（1）成炭劑。是指在燃燒過(guò)程中能被脫水劑奪走水分而被炭化的物質(zhì),成炭劑是形成泡沫炭化層的物質(zhì)基礎(chǔ)。主要是一些含炭量高的多羥基有機(jī)化合物。常見(jiàn)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(guò)程中奪取膨脹型阻燃劑中成炭劑水分的物質(zhì),主要作用是促進(jìn)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(zhì)層。脫水劑主要是一些無(wú)機(jī)酸鹽和無(wú)機(jī)酸酯類(lèi)。用得最多的是磷酸銨鹽、磷酸酯、硼酸鹽和硅酸鹽。

（3）發(fā)泡劑。在被阻燃系統(tǒng)中受熱時(shí),分解釋放出大量無(wú)毒并能滅火的氣體,同時(shí)發(fā)生膨脹并形成海綿狀細(xì)泡結(jié)構(gòu)的化合物。常用的發(fā)泡劑有三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨、硼酸胺、雙氰胺甲醛樹(shù)脂等。

故未來(lái)的膨脹型阻燃劑(IFR)的發(fā)展趨勢(shì)為:

（1）熱穩(wěn)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(yīng)對(duì)IFR進(jìn)行表面處理,使其易于分散,在燃燒時(shí)可形成覆蓋于基材表面上的均勻致密的膨脹炭質(zhì)層;

（3）集酸源、碳源和發(fā)泡源于一身的“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(shí)賦予材料無(wú)毒性,無(wú)腐蝕性等特點(diǎn)。氫氧化鎂阻燃劑可廣泛地應(yīng)用于聚丙烯、聚乙稀、聚氯乙烯和ABS等塑料行業(yè)。由于Mg(OH)2和Al(OH)3性能相似,西方阻燃界常將兩者進(jìn)行比較。結(jié)果表明,除對(duì)環(huán)境的影響外,在熱反應(yīng)、分解溫度、適用的聚合物、阻燃能力、抑煙能力、對(duì)酸的穩(wěn)定性等幾方面,Mg(OH)2均優(yōu)于Al(OH)3,也優(yōu)于傳統(tǒng)的鹵系、磷系阻燃劑。具體表現(xiàn)在以下幾方面:

(1)兩者的阻燃機(jī)理相似。Mg(OH)2和Al(OH)3的熱分解過(guò)程為:

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

  熱分解生成的氣態(tài)水可覆蓋火焰,驅(qū)逐氮?dú)?稀釋可燃?xì)怏w,而且在與火焰接觸的塑料表面形成一層絕熱材料,阻止可撼氣體的流動(dòng),防止火焰的蔓延,這與磷系阻燃劑的炭化作用相似。這兩種阻燃劑的分解產(chǎn)物都為無(wú)毒物質(zhì),產(chǎn)生礦物相,特別是MgO,因?yàn)樗菈A性物質(zhì),與酸的中和能力比Al2O3強(qiáng),可較快地中和塑料燃燒過(guò)程中產(chǎn)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?yàn)樵谒芰霞庸さ倪^(guò)程中提高加工溫度有利于加快擠塑速度,縮短模塑時(shí)間。Mg(OH)2熱穩(wěn)定性好,在小于340°C時(shí)較為穩(wěn)定,340°C時(shí)開(kāi)始吸熱分解,430°C時(shí)分解速度最高,490°C時(shí)分解結(jié)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%,這有助于提高阻燃效率。

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

(5)抑煙能力強(qiáng)于A1(OH)3。在三元乙丙橡膠顆粒[IEPDM]樹(shù)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(chǎn)煙量明顯減少。Mg(OH)2的阻燃作用主要發(fā)生在固體降解區(qū),即減少可燃物的產(chǎn)生,但對(duì)預(yù)燃區(qū)和燃燒區(qū)的作用很小。因此,可燃物質(zhì)的完全燃燒不受影響,產(chǎn)生的煙霧就小了。另外,在最外層的燃燒產(chǎn)物區(qū)有沖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(duì)設(shè)備的摩擦更小,有利于延長(zhǎng)生產(chǎn)設(shè)備的壽命。

(7)隨著生產(chǎn)工藝的改幅度降低。

 隨著我國(guó)合成高分子材料工業(yè)的快速發(fā)展及阻燃法規(guī)的不斷健全和完善，對(duì)阻燃劑需求也隨之增加，作為無(wú)毒、抑煙型的環(huán)保無(wú)機(jī)阻燃劑Mg(OH)2需求更是十分迫切。我國(guó)為鎂礦資源大國(guó)，具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)和良好的市場(chǎng)前景。

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