新型阻燃劑的發(fā)展趨勢
文章出處:安得化工 人氣:發(fā)表時間:2018-03-20 08:30
現(xiàn)用的常規(guī)阻燃劑,阻燃效率低,用量大,從而惡化了高聚物基材愿有的優(yōu)異性能,增加高聚物燃燒或熱解時生成的煙量及有毒氣體量,增加材料的價格,并造成阻燃高聚物加工及回收方面的困難,因此尋求高效(指效能高的)的阻燃劑系統(tǒng)(system)是人們長期的目標(cause)。據(jù)專家們預測(predict),具有下述特征之一的阻燃系統(tǒng)有可能成為具有發(fā)展前景的未來高效阻燃劑:能抑制凝聚相的氧化反應;具有催化阻燃作用;能發(fā)揮高效的氣相阻燃作用;能生成有效的含炭層或其它阻燃元素的防護層。下面將簡單介紹四類系統(tǒng)。第一類是催化阻燃系統(tǒng):主要指那些在一定條件下能脫水生成強酸的化合物,它們可促進高聚物成炭從而使物質的燃燒熱降低(reduce),材料的阻燃性大為改善,而燃燒產物只是無毒的水蒸氣。第二類芳香族磺酸鹽(酯),這類對聚碳(C)酸酯(PC)極其有效,并且用量極少。第三類凝聚相中添加自由基抑制劑,凝聚相中的表面氧化對于聚合物的高溫降解具有十分重要的作用。但大多數(shù)抗氧劑和自由基清掃劑在高聚物氧化裂解溫度下對阻燃不很有效,必須設計耐高溫的抗氧系統(tǒng)。第四類是高效氣相阻燃劑。有人認為:有些在氣相中釋放出HCl和HBr的阻燃系統(tǒng),可能基本上只是發(fā)揮物理作用,但對反應的燃燒肯定存在一些更有效的燃燒抑制劑,如羰基鐵、四乙基鋁、二氯二氧鉻(Chromium)等,它們的阻燃效率至少比目前常用的SbCl3高出一個數(shù)量級。實驗表明:比現(xiàn)有阻燃系統(tǒng)效率高出
一、二個百分點的氣相阻止燃燒劑是可以找到的。
(二)發(fā)展無鹵化趨勢(trend)。阻燃劑又稱難燃劑、耐火劑、 防火劑,通過若干機理發(fā)揮其阻燃作用的,如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應、不燃氣體的窒息作用等,多數(shù)阻燃劑是通過若干機理共同作用達到阻燃目的。阻燃劑主要分為有機和無機、鹵素和非鹵。
鹵素阻燃劑因其用量少、阻燃效率高且適應性廣,已發(fā)展成為阻燃劑市場(shì chǎng)的主流產品(Product),但它的發(fā)煙量大且釋放出來的HX氣體具有高腐蝕往往發(fā)生二次災害,可導致(cause)單純由火所不能引起的電路系統(tǒng)開關和其它金屬物件的腐蝕及人體呼吸道和其他器官的危害。近幾年來美國、英國、挪威、澳大利亞等已制定或頒布法令對其某些制品進行燃燒毒性實驗(experiment)或限制(limit)某些制品的使用、對釋放的酸性(acidity)氣體進行規(guī)定、取代鹵素阻燃劑。發(fā)展無鹵阻燃劑已成為世界阻燃領域的趨勢,美國Alcoa公司、Alcan化學公司、LONZA公司和 Salenr公司不斷推出新品種,如Zeroge
N、Halfre
E、Hydras
S、Magnifin系列等,國內山東鋁廠、江蘇海水研究(research)所、大連理工大學等對此也進行了研究開發(fā),已研究出阻止燃燒性能好、粒經小、補強效果明顯的無機阻燃劑。紅磷(P)因性能優(yōu)越、無二次公害在無鹵化趨勢(trend)中得到很快發(fā)展,英國、日本開發(fā)研制的微膠囊化紅磷已商品化,主要產品有英國Albright&Wilson公司(Company)的AMGARD CP
C、AMGARD CRP系列,日本的RINRA系列。阻燃劑有機是以溴系、磷氮系、氮系和 紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑,無機主要是 三氧化二銻、 氫氧化鎂、 氫氧化鋁,硅系等阻燃體系。根據(jù)組成,添加型阻燃劑主要包括 無機阻燃劑、 鹵系阻燃劑(有機 氯化物和有機 溴化物)、 磷系阻燃劑( 赤磷、 磷酸酯及鹵代磷酸酯等)和 氮系阻燃劑等。對于膨脹型阻燃劑,美國、意大利等發(fā)達國家已商品化,但國內尚未商品化,其開發(fā)產品主要處于研制階段。
(三)抑煙化和無毒氣體化趨勢。阻燃劑有機是以溴系、磷氮系、氮系和 紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑,無機主要是 三氧化二銻、 氫氧化鎂、 氫氧化鋁,硅系等阻燃體系。根據(jù)組成,添加型阻燃劑主要包括 無機阻燃劑、 鹵系阻燃劑(有機 氯化物和有機 溴化物)、 磷系阻燃劑( 赤磷、 磷酸酯及鹵代磷酸酯等)和 氮系阻燃劑等。
發(fā)煙是聚合物燃燒的基本特征,據(jù)統(tǒng)計,火災中發(fā)生的死亡事故80%是由于建筑構件、裝飾材料(Material)等物質熱解和燃燒所釋放的煙和有毒氣體窒息造成的。為此,世界各國都對塑料燃燒時的發(fā)煙量和有毒氣體濃度制定了嚴格的法規(guī)限制(limit),抑煙化和無毒化已被列為阻止燃燒技術的重點研究之一。目前采用的途徑有兩個:一是采用本身生煙量較小的聚合物;二是加入抑煙劑使材料的生煙量降低(reduce)。后著對于前者而言簡便易行,經濟實用。目前采用的抑煙劑主要以金屬氧(Oxygen)化物、過渡(transition)金屬氧化(oxidation)物為主。主要產品有美國borax公司的Firebrake硼酸鋅(Zinc)系列、XP系列、Climax公司的Moly FR鉬(molybdenum)酸鹽系列。我國的一些研究所也對此進行了研究,開發(fā)的復合阻燃抑煙劑FZY系列已經上市。但目前對抑煙劑的研究還存在許多未解決的問題,對有些聚合物材料的抑煙缺乏有效實用的抑煙劑。綜上所述,美國、日本等發(fā)達國家阻燃劑工業(yè)發(fā)展很快,新的阻燃劑品種層出不窮。在我國,阻燃劑是一個新生的工業(yè),與發(fā)達國家相比,還有一定的差距。一方面是因為人們對阻燃的認識和法規(guī)欠缺,另一方面是我國在消防,尤其是阻燃方面投入的資金有限,這在一定程度上制約了阻燃技術的發(fā)展。
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