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阻燃劑大全

一、目前常用的阻燃劑按不同的分類方法可以分成3大類,具體分類如下:


二、各類典型的阻燃劑

1、氯系阻燃劑

近來,氯系阻燃劑已部分為溴系阻燃劑取代,氯系在整個(gè)阻燃劑的消耗量中有所下降。

A、氯化石蠟(C20H24Cl18~C24H29Cl21)

含氯量50%的主要用作PVC塑料的輔助增塑劑;含氯量70%的主要用作阻燃劑。

B、氯化聚乙烯

一類含氯35%-40%,另一類含氯68%,無毒??捎糜诰巯N,ABS樹脂等。

它本身是聚合材料,因此作為阻燃劑使用時(shí)和樹脂體系相容性好,不影響塑料的物理機(jī)械性能,耐久性良好。


2、溴系阻燃劑

A、四溴雙酚A

性質(zhì):灰白色粉末。熔點(diǎn)180-184℃,沸點(diǎn)316℃(分解)。

用途:廣泛用作反應(yīng)型阻燃劑以制造含溴環(huán)氧樹脂和含溴聚碳酸酯以及作為中間體合成其他復(fù)雜的阻燃劑,也作為添加型阻燃劑用于ABS、HIPS、不飽和聚酯、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、膠黏劑以及涂料等。既可作添加型阻燃劑,又可作為反應(yīng)型阻燃劑。

B、十溴二苯醚

性質(zhì):白色微細(xì)粉末,溶點(diǎn)為304-309℃,溴含量大約83.3%,幾乎不溶于所有溶劑,5%熱量失重時(shí)溫度大于320℃,熱穩(wěn)定性好。

用途:添加型阻燃劑,用途廣泛;可用于PE、PP、ABS樹脂、環(huán)氧樹脂、PBT樹脂、硅橡膠、三元乙橡膠及PET、PA6等材料的阻燃劑。其與Sb2O3并用阻燃效果更佳。缺點(diǎn)是耐侯性差,容易黃變。


3、磷系阻燃劑

磷系阻燃劑包括無機(jī)磷系阻燃劑和有機(jī)磷系阻燃劑。

A、無機(jī)磷系阻燃劑

紅磷、聚磷酸銨(APP)、磷酸銨鹽、磷酸鹽及聚磷酸鹽等。

阻燃機(jī)理:燃燒時(shí)生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等,覆蓋于樹脂表面,可促進(jìn)塑料表面炭化成炭膜;聚偏磷酸則呈黏稠狀液態(tài)覆蓋于塑料表面。這種固態(tài)或液態(tài)膜能阻止自由基逸出,又能隔絕氧氣。

磷系與氮系及金屬氫氧化物等阻燃劑都有協(xié)同作用,并用可產(chǎn)生協(xié)同阻燃和消煙效果。

無機(jī)磷系阻燃劑的耐水性差,與聚烯烴的相容性差,致使制品的力學(xué)性能下降,所以在聚烯烴中用量少。

①、紅磷

紅色至紫紅色粉末,因僅含有磷元素,所以比其他磷化物阻燃效率高。如7.5%紅磷填充PA的氧指數(shù)可達(dá)35%,而加入15%磷酸酯阻燃劑的PA氧指數(shù)僅為28%。

紅磷的缺點(diǎn)為與樹脂的相容性差、易吸濕、顏色太深。紅磷進(jìn)行微囊化處理后,與樹脂的相容性提高,吸濕性降低,但需防止紅磷與氧及水接觸而生成劇毒的磷化氫,必須加入磷化氫捕捉劑。

②、聚磷酸銨(APP)

性質(zhì):白色粉末,隨聚合度增大而吸水性降低。APP在250℃以上分解,釋放出水和氨,并生成磷酸,阻燃機(jī)理為吸熱降溫和稀釋可燃?xì)怏w。APP由于分子內(nèi)含有磷和氮,具有很好的協(xié)同作用,阻燃效果很好,主要用于防火涂料中。

B、有機(jī)磷系阻燃劑

磷酸酯、磷雜菲(DOPO),磷腈化合物、有機(jī)次膦酸以及有機(jī)次膦酸鹽等。

阻燃機(jī)理:與無機(jī)磷系阻燃劑類似。

①、磷酸酯

磷酸酯中主要包括磷酸三甲苯酯(TCP)、二苯基磷酸甲苯酯(CDP)和磷酸三苯酯(TPP)等,脂肪族磷酸酯中較重要的有磷酸三辛酯(TOP)。

有機(jī)磷系阻燃劑與樹脂的相容性好,可保持樹脂的透明性;缺點(diǎn)為熱穩(wěn)定性差、易水解、析出性大等。

優(yōu)點(diǎn)為阻燃和增塑雙功能,阻燃無鹵化。由于有機(jī)磷系阻燃劑大多為油狀,與粒狀樹脂不易混合,因此常用于熱固性不飽和聚酯、聚氨酯、軟PVC、PVC糊樹脂及纖維素樹脂等。

②、磷雜菲(DOPO)

反應(yīng)型阻燃劑,目前應(yīng)用僅局限于環(huán)氧樹脂中,市場(chǎng)空間尚未明顯擴(kuò)大。吸水率高,在300℃左右分解,耐熱性較差。

③、磷腈化合物

添加型阻燃劑,用于大規(guī)模集成電路封裝、環(huán)氧樹脂、LED發(fā)光管及其它高分子材料的阻燃。阻燃效果好,耐熱性優(yōu)異,但價(jià)格偏貴。


4、氮系阻燃劑

常用品種有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)等,往往需加入?yún)f(xié)同劑,用于PA、PU、PO、PET、PS、PVC等樹脂中。氮/磷為常用的協(xié)同阻燃體系。

阻燃機(jī)理:這類阻燃劑主要通過分解吸熱及生成不燃性氣體以稀釋可燃物而發(fā)揮作用。以及與磷的協(xié)同阻燃作用。

①、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)

可用于尼龍、聚氨酯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸、有機(jī)硅中。

優(yōu)點(diǎn):含氮量高該產(chǎn)品具有價(jià)格低廉、高效、優(yōu)異的電性能和機(jī)械性能、不變色、低煙、低腐蝕性。同時(shí)它低毒,對(duì)使用者安全,與環(huán)境相容性好,良好的熱穩(wěn)定性,非常適宜材料的加工。

缺點(diǎn):吸潮,350℃左右開始升華。


5、膨脹型阻燃劑

膨脹型阻燃劑不是單一的阻燃劑品種,是以磷、氮、碳為主要成分的無鹵復(fù)合阻燃劑,其體系內(nèi)自身具有內(nèi)協(xié)同作用。由于此類阻燃劑在受熱時(shí)發(fā)泡膨脹,所以稱為膨脹型阻燃劑。

膨脹型阻燃劑基本克服了傳統(tǒng)阻燃技術(shù)中的缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)如下:高阻燃性、無熔滴行為,對(duì)長(zhǎng)時(shí)間或重復(fù)暴露在火焰中有較好的抵抗性;無鹵、無銻;低煙、少毒、無腐蝕性氣體產(chǎn)生。

膨脹型阻燃劑由三個(gè)部分組成:酸源(脫水劑)、炭源(成炭劑)、氣源(發(fā)泡源)

A、酸源

一般為無機(jī)酸或無機(jī)酸化合物,可與樹脂作用,促進(jìn)炭化物的生成。品種:磷酸、硫酸、硼酸、磷酸銨鹽、磷酸酯、磷酸鹽及聚磷酸銨等,以聚磷酸銨為常用。

B、炭源

主要為一些含碳量較高的多羥基化合物或碳水化合物,如樹脂本身、淀粉、季戊四醇及其二聚體和三聚體等。

C、氣源

為含氮類化合物如銨類和酰胺類,具體有尿素、三聚氰胺、聚磷酸銨、聚氨酯、聚脲樹脂等。氮化合物除起發(fā)泡作用外,對(duì)炭化層的形成也有促進(jìn)作用(形成多孔泡沫炭層)。

①、三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP)

屬于磷—氮系膨脹性阻燃劑,含磷15%,含氮40.7%。

它既可以單獨(dú)作為阻燃劑使用,也可以作為輔助型阻燃添加劑,廣泛用于尼龍、PBT、聚烯烴、電線電纜以及合成橡膠、PU、環(huán)氧樹脂、防火涂料等。

優(yōu)點(diǎn):含氮量高、價(jià)格低廉、阻燃效率高、優(yōu)異的電性能和機(jī)械性能、不變色、低煙、低腐蝕性。同時(shí)它低毒,對(duì)使用者安全,與環(huán)境相容性好,良好的熱穩(wěn)定性,但加工性稍差。


6、無機(jī)氫氧化物阻燃劑

無機(jī)氫氧化物易處理,相對(duì)無毒,不產(chǎn)生有毒、有腐蝕性的氣體,而且抑煙,更重要的是比鹵、磷阻燃體系便宜。

①、氫氧化鋁(ATH)

氫氧化鋁是無機(jī)氫氧化物銷售多的阻燃劑,主要用于加工溫度在200℃以下的人造橡膠、熱固性樹脂及熱塑性塑料。氫氧化鋁阻燃的塑料在火焰中發(fā)煙性較小是一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。

②、氫氧化鎂(MDH)

氫氧化鎂是一種熱穩(wěn)定性更好的無機(jī)阻燃劑,超過300℃仍然穩(wěn)定,廣泛用于許多人造橡膠、樹脂、包括工程塑料及其他在高溫加工下的樹脂。在聚合物體系中起到阻燃,消煙的作用。

兩者復(fù)合使用,互為補(bǔ)充,其阻燃效果比單獨(dú)使用更好。

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