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阻燃剂行业的分类和最近几年的发展

文字:[大][中][小] 2018-4-11  浏览次数:2144

阻燃剂的分类 : 阻燃剂种类繁多,可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。阻燃剂的阻燃机理:吸热作用,覆盖作用.抑制链反应。

随着人们对可燃材料阻燃的重视,阻燃剂研究发展取得了很大的进步。国外对阻燃剂的研究已进人相对完善的发展阶段,但在国内,阻燃剂还是一个新生的工业。虽然各种因素制约着阻燃.剂的发展,但近几年来国内阻燃剂的发展不断成熟。

阻燃剂的分类 : 阻燃剂种类繁多,可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。 无机阻燃剂无机阻燃剂分解温度高,除了有阻燃效果外,还有抑制发烟和氯化氢生成的作用,目前国外工业发达国家无机阻燃剂消费量远远高于有机阻燃剂。主要使用的品种有A1(OH)3,Mg(OH)2、红磷、三氧化二梯等。Al(OH)3是集阻燃、抑烟、填充三大功能于一身的阻燃剂,无毒、无腐蚀、稳定性好、高温下不产生有毒气体,且价格低廉,来源广泛。Mg(OH):在340~490℃之间分解。热稳定性好,具有良好的阻燃及消烟效果,特别适宜于加工温度较高的聚烯烃塑料。Al ( OH)3和Mg(OH) 2两者复合使用能相互补充,其阻燃性能比单独使用效果要好。有机阻燃剂有机阻燃剂有三大类,其特点各异。具代表性的阻燃剂是CI系、Br系、P系及A1(OH)3,Mg(OH)2等。 1,2,1 C1系阻燃剂以含氯量较高的氯化石蜡为主,其成分主要是氯蜡一52和氯蜡一40。目前C1系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳定性、高含氯量方向发展,其代表产品是氯蜡一70,国外已经使用的全氯环戊癸烷和反应型氯系阻燃剂氯菌酸,国内尚无工业化产品1,2.2 Br系阻燃剂大多在200~00℃下分解,分解时通过捕捉高分子材料降解反应生成的自由基,延缓或终止燃烧的链反应,释放出的HBr是一种难燃气体,可以覆盖在材料的表面,起到阻隔表面可燃气体的作用。Br系阻燃剂的适用范围广泛,是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一,主要产品有十嗅二苯醚、四嗅双酚A、五嗅甲苯和六嗅环十二烷等。1.2.3 P系阻燃剂也是一种阻燃性能良好的阻燃剂,在全球阻燃剂非卤化动向的驱使下,国外对此进行了大量的研究。有机P系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯醋、丁苯系磷酸醋等。磷酸醋类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。含P无机阻燃剂主要产品有红磷阻燃剂、磷酸钱盐、聚磷酸按等。红磷的阻燃效果比磷酸醋类的阻燃效果更好。其用量也在增加。含P无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发。不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。 阻燃剂受热时分解出不燃气体,将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用,阻止燃烧的继续进行,达到阻燃的作用。阻燃剂的阻燃机理 阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的,如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。 吸热作用任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的,如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量,那么火焰温度就会降低,辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少,燃烧反应就会得到一定程度的抑制。在高温条件下,阻燃剂发生了强烈的吸热反应,吸收燃烧放出的部分热量,降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成,阻止燃烧的蔓延。A1(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容,使其在达到热分解温度前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性,提高其自身的阻燃能力。 覆盖作用在可燃材料中加人阻燃剂后,阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层,隔绝O2,具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用,从而达到阻燃目的。如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解,另一方面能阻止其内部的热分解产生物进人气相参与燃烧过程。 抑制链反应根据燃烧的链反应理论,维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区,捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止。如含卤阻燃剂,它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区,卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止。 不燃气体窒息作用 阻燃剂的发展方向阻燃剂作为一个新兴的工业,具有很好的发展前景。研究开发环保型阻燃剂,降低材料燃烧时的烟量及有毒气体量,成为近年来阻燃领域中的重点研究课题之一。 1.有机卤系阻燃剂有机卤系阻燃剂中,Br系阻燃剂以其阻燃效果好、添加量少等优点受到人们的青睐,在有机阻燃剂中占有重要地位。相比之下,C1系阻燃剂和卤化系阻燃剂使用量呈下降趋势。Br类阻燃剂主要研究发展方向是:开发挥发性低、热稳定性好的阻燃增效剂;开发能与热塑性塑料反应形成交联结构的阻燃剂,使其发挥阻燃作用的同时,还能改善塑料的机械性能;开发性能独特、毒性低、挥发性低的高澳含量的阻燃剂。2.有机磷系阻燃剂有机磷系阻燃剂是一种阻燃性能较好的阻燃剂,它具有阻燃增塑双重功能,并可代替卤化系阻燃剂,具有一定的发展前景。近年来,研究人员针对阻燃剂的缺点研究开发的膨胀型阻燃剂,其活性成分之一为P。含膨胀型阻燃剂的高聚物热裂或燃烧时,表面形成一层膨胀炭层,具有阻燃(炭的极限氧指数达60%),隔热、隔氧功能,且生烟量少,也不易形成有毒气体和腐蚀性气体,有效地克服了有机磷系阻燃剂的缺点。 3.无机阻燃剂无机阻燃剂的主要缺点是在高分子材料中添加量大(一般在50%以上),易导致材料的加工性能和物理性能下降。研究表明,阻燃剂粒径大小直接影响它所填充材料制品的性能,当添加量一定时,粒径减小,制品的机械、物理性能指标提高,氧指数上升,熔滴现象大大减轻,粒径大小对其性能有很大的影响。因此,粒子的超细化已成为无机阻燃剂的主要发展趋势之一。 无机阻燃剂是亲水性物质,而高分子材料基体是亲油性,两者互不相容,从而限制了无机阻燃剂的填充量,降低了其分散性。因此,无机阻燃剂在添加之前,必须先经过表面改性,改性效果的差异对分散性能有很大影响,影响到材料的性能。当前改性的方法主要是采用偶联剂(硅烷、钦酸醋、硬脂酸等)进行表面改性。探索更好、更可行的粒子表面改性方法是无机阻燃剂发展的另一个重要趋势,能使无机阻燃剂有更好的发展前景。 4.开发新型低毒低烟、无污染的阻燃剂21世纪应着力于开发新型低毒低烟、无污染的阻燃剂。从环保的角度考虑,国外许多国家已经限制了对环境有污染的阻燃剂的生产和使用。欧洲已经开始限制含卤阻燃剂的销售,日本禁止使用使电缆燃烧时产生酸性气体的阻燃剂,美国已制定了采用低卤电缆包覆层的规定。不久的未来,含卤阻燃休系将会被无卤阻燃休系替代。经过研究人员的不断努力,不断研制开发出一些新型的阻燃剂,适应市场对阻燃剂的需求。 4.1膨胀型阻燃剂膨胀型阻燃剂是近年来受国际高度关注的新型复合阻燃系统,因其独特的阻燃机制和无卤、低烟、低毒的特性,符合了当今保护生态环境的时代要求。毫无疑问,这一类型的阻燃剂是阻燃剂无卤化的重要途径。膨胀阻燃体系主要包括三个要素:①酸源-一般指无机酸或能在燃烧加热时原位生成酸的盐类;②碳源-一般指多碳的多元醇化合物;③发泡源一含氮的多碳化合物。尽管这一体系早就被用作防火涂料,但是人们在近几年内才认识到其膨胀特性。其作用机理是膨胀型阻燃剂在受热时于材料表面形成致密的多孔泡沫碳层,该泡沫碳层既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放,又可阻止热源向高聚物的传递以及隔绝氧源,从而能有效的阻止火焰的蔓延和传播,达到阻燃的效果。这一技术基本克服了许多传统阻燃剂存在的缺点,被誉为阻燃技术的一次革命,受到了阻燃界的一致推崇,是今后阻燃材料发展的主流。 4.2纳米级阻燃剂纳米技术是近年来倍受人们关注的一门新兴科学技术。它是发展信息技术和解决环保等各种社会和经济问题所必须的基础技术之一。纳米材料技术以其高技术含量、高产品品质的特点而倍受国内外瞩目。现在所用的无机阻燃剂颗粒一般在微米级,阻燃填充量大,阻燃效率不高,如果阻燃剂的颗粒为纳米级,阻燃剂的填充量将会大大减少,阻燃效率将会加倍提高。纳米材料具有小尺寸效应;表面与界面效应(随纳米尺寸的减小,比表面积急剧增大,表面原子数及比例迅速增大);量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性。纳米阻燃聚合物将有机聚合物的柔韧性好、密度低、易于加工等优点与无机填料的强度和硬度较高、耐热性较好、不易变形高度结合,显示了强大的生命力。

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