聚丙烯常用阻燃劑
文章出處:安得化工 人氣:發(fā)表時間:2018-04-12 11:30
可用于聚丙烯的阻止燃燒劑的品種繁多,按化學(xué)組成成分可歸納(指歸攏并使有條理)為兩大類:有機(jī)阻燃劑與無機(jī)阻燃劑;按使用方法又分為反應(yīng)型和添加型。具有代表性的阻燃劑有溴系、磷氮系、磷系及氫(Hydrogen)氧化鋁(Al)、氫氧化鎂等。
溴系阻燃劑在20世紀(jì)70~80年代中期曾經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的黃金時代,由于C-Br鍵的鍵能較低,大部分溴系阻燃劑在200-300℃下會分解,此溫度(temperature)范圍正好也是聚丙烯的分解溫度范圍,所以在聚丙烯受熱分解時,溴系阻燃劑也開始。進(jìn)行分解,并能捕捉其降解反應(yīng)生成的自由基,從而延緩或終止燃燒的鏈反應(yīng)。同時釋放(release)出的HBr本身是一種難燃?xì)怏w,這種氣體密度大,可以覆蓋(Cover)在材料的表面,起到阻隔表面可燃?xì)怏w的作用,也能抑制材料的燃燒。這類阻燃劑還能與其他一些化合物(如三氧(Oxygen)化二銻)復(fù)配使用,通過協(xié)同效應(yīng)使阻燃效果明顯得到提高。溴系阻燃劑在聚丙烯阻燃應(yīng)用上具有重要地位,目前的主要產(chǎn)品(Product)有十溴二苯醚、四溴雙酚(phenol)
A、四溴(Bromine)二季戊四醇(chún)、溴代聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴環(huán)十二烷等。溴系阻燃劑的主要不好的地方是降低被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性,燃燒時生成較多的煙、腐化侵蝕 性氣體和有毒氣體,使其應(yīng)用受到了一定限制。
2.磷-氮系阻燃劑
磷-氮系阻燃劑又稱膨脹型阻燃劑,含有這類阻燃劑的高聚物受熱時,表面能夠生成一層均勻(jūn yún)的碳質(zhì)泡沫層,起到隔熱、隔氧、抑煙的作用,并防止產(chǎn)生熔滴現(xiàn)象,故具有良好的阻燃性能。阻燃劑有機(jī)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(jī)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(jī)阻燃劑、 鹵系阻燃劑(有機(jī) 氯化物和有機(jī) 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。磷-氮相互作用,燃燒時形成致密的炭層,阻止可燃?xì)怏w的進(jìn)入,終止燃燒過程。國內(nèi)已有多家開發(fā)類似的阻燃劑產(chǎn)品。譬如(打個比方):南通澤西新材料科技有限公司的FR-PP200聚丙烯專用無鹵阻燃劑在添加量達(dá)到28%時,可達(dá)UL94 V-0等級。且生煙量小。不含鹵素成份。
3.磷系阻燃劑
磷系阻燃劑起阻燃作用在于促使高聚物初期分解時的脫水而碳化。這一脫水碳化步驟必須依賴高聚物本身的含氧(Oxygen)基團(tuán),對于本身結(jié)構(gòu)具有含氧基團(tuán)的高聚物。它們的阻燃效果會好些。對于聚丙烯來講,由于本身的分子結(jié)構(gòu)沒有含氧的基團(tuán),單獨(dú)使用磷系阻燃劑時阻燃效果不佳,但是如果與AL(0H)3和Mg(OH)2等復(fù)配即可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),從而得到良好的阻燃效果。
常用的有機(jī)磷系阻止燃燒劑有磷酸(化學(xué)式: H3PO4)三苯(化學(xué)式:C6H6) 酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、 丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。阻燃劑又稱難燃劑、耐火劑、 防火劑,通過若干機(jī)理發(fā)揮其阻燃作用的,如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等,多數(shù)阻燃劑是通過若干機(jī)理共同作用達(dá)到阻燃目的。阻燃劑主要分為有機(jī)和無機(jī)、鹵素和非鹵。磷酸酯類的特點是具有阻燃與增塑雙重功能。它可使阻燃劑實現(xiàn)無鹵化,其增塑功能可使塑料成型時流動加工性變好,可抑制燃燒 后的殘余物。產(chǎn)生的毒性氣體和腐化侵蝕 性氣體比鹵系阻燃劑少。其主要優(yōu)點是效率較高;對光穩(wěn)定(解釋:穩(wěn)固安定;沒有變動)性或光穩(wěn)定劑作用的影響較??;加工和燃燒中腐蝕性小;有阻礙復(fù)燃 的作用;極少或不增加阻燃材料(Material)的質(zhì)量。但大多數(shù)磷酸酯類阻燃劑也存在著一些不好的地方。如耐熱性差、揮發(fā)性大、相容性不理想,而且在燃燒時有滴落物產(chǎn)生等。
4.氫(Hydrogen)氧化鋁
Al(OH)3(簡稱ATH)在200-300℃之間分解,吸熱量為1 967.8 J/g,是集阻燃、抑煙、填充三大功能于一身的阻燃劑。它具有無毒、無腐化侵蝕 、穩(wěn)定性(The stability of)好、不揮發(fā)、高溫下不產(chǎn)生有毒氣體的優(yōu)點,且價格低廉、來源廣泛。但作為阻燃劑,它也有填充量大、力學(xué)性能下降、加工性變差的缺點。Al(OH)3開始分解的溫度正處于聚合物從凝相變?yōu)橐合噙^程中,故對抑制聚合物材料早期溫度的上升起作用。當(dāng)Al(OH)3添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時,可顯著減緩材料的熱分解速度,具有阻燃及降低發(fā)煙量的效果。
5.氫氧化鎂
氫(Hydrogen)氧(Oxygen)化鎂在340-490℃之間分解,吸熱量為782.9 J/g,熱穩(wěn)定性好,具有良好的阻燃及消煙效果,特別適宜于加工溫度比較高的聚丙烯材料。阻燃劑有機(jī)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(jī)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(jī)阻燃劑、 鹵系阻燃劑(有機(jī) 氯化物和有機(jī) 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。Mg(OH)2用于PP時(添加量大于50%)具有良好的阻燃效果,優(yōu)于Al(OH)3。 在相同的填充量下,不同的氫氧化鋁、氫氧化鎂配比其阻燃效果差別不明顯,但兩種復(fù)合使用比單獨(dú)使用效果要好,因為雖都是脫水反應(yīng),但在分解溫度和吸熱量上 有差別。氫氧化鎂需在更高的溫度下才脫水,并同時有碳化效果。而氫氧化鎂的吸熱量相對小些,因其抑制材料溫度上升的效果不如氫氧化鋁,兩者復(fù)合使用則能相 互補(bǔ)充,其阻燃性能比單獨(dú)使用效果要好。但Mg(OH)2也有耐酸性差、分散性及相容性差的等缺點,需開發(fā)相容性好的新品種。
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