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无机阻燃剂的分类以及介绍

作者:admin 发布日期:2018/9/25 关注次数: 二维码分享

betway的高分子材料是极易燃物质。高分子材料制品(塑料、橡胶、化纤等)是人类生活不可缺少的必需品。因此,解决它们的阻燃问题,很久以来是人们关注的大事。20世纪80年代之前,大多采用含卤素阻燃体系。含卤阻燃体系阻燃效果好,但燃烧时产生大量浓烟和有毒有害气体。随着人们环保意识和安全意识的提高,无卤阻燃剂的推广应用已成为今后阻燃剂行业发展的必然趋势。


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无机阻燃剂主要有:三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌

有机助燃剂主要有:三聚氰胺  三聚氰胺氰尿酸盐  氯蜡52#  Tcep 十溴二苯醚  十溴二苯乙烷  氯蜡-70  聚磷酸铵


1        氢氧化铝(ATH)


目前ATH的消耗量最大,约占有机、无机阻燃剂总量的50%以上,占无机阻燃剂近80%。

由于ATH具有无毒、阻燃和消烟等功能,在火灾中不会产生有毒有害气体,无大量黑烟产生,制品回收过程中也不会产生二次污染,所以在阻燃剂行业中越来越受青睐.ATH的折光指数与聚酯相近,填充到聚酯中遮盖力低,由透明仿玉感,被大量用于聚酯型仿玉大理石。ATH抗电弧性与电绝缘性好,在多种树脂中易分散,可广泛用于不饱和树脂模压制品,如SMC、BMC、玻璃钢建材,加工温度低于180℃环氧树脂、酚醛树脂、PE/EVA电缆料和发泡保温材料等。ATH最达缺点是分解温度低,180-200℃即可分解失水,大多数树脂的加工温度都高于该分解温度,严重影响了它在热塑料树脂中的应用。


ATH属于填充型阻燃剂,阻燃性能低,单一使用添加量必须大于50%(质量分数,下同),方可达到一定级别的阻燃效果。但是,提高阻燃剂用量会降低制品的力学性能。ATH一定要超细化,平均粒径为一般为1-2um,最大粒径不超过5um,而且要用偶联剂进
行表面活化处理。ATH可以与多种阻燃剂复配,通过它们之间的协同效应提高其阻燃性能。


1.2氢氧化镁(MH或MDH)

MH在阻燃、无毒和消烟性能上与ATH基本相同,只是表面极性比ATH大。在无机阻燃剂中MH的销量仅次于ATH。由于MH在某些性能上优于ATH,中国市场价格又远低于ATH,所以消费量近两年急剧增长,大有取代ATH的发展趋势。

市场上用作阻燃剂的MH一般有两种:一种是以天然水镁石矿经超细粉碎制成的天然MH,另一种是以卤水为原料经过化学方法制成的化学法MH.由于原材料成本和加工成本上的差异,二者的价格相差很大,后者几乎是前者的2倍多。目前中国市场销售的阻燃剂MH,主要是矿石法天然MH。

MH与ATH同属环保填充型无机阻燃剂,各种性能也基本相同。但与ATH相比,MH最大的优势是失水温度高,为330-340℃,几乎在所有塑料成型加工温度下稳定,无失水现象,其应用范围远远超过ATH。MH的极性大于ATH,与树脂尤其是非极性树脂相容性差,与树脂链之间难以形成稳定的界面层,在表面活化处理上要求高,难度也更大。与ATH相比MH更显碱性,在生产SMC,BMC或玻璃钢制品中,所用不饱和树脂如果呈酸性,MH将与其发生化学反应,使物料流动性差,影响加工。所以在该领域中主要用ATH做阻燃剂。而在EVA中MH的阻燃效果远比ATH好,这主要是应为EVA受热释放出来的醋酸与MH反应可生成更多水的缘故。

1.3磷系阻燃剂

磷系阻燃剂是阻燃性能最好的一类无机阻燃剂,在禁卤素系阻燃剂过程中,发展速度最快,已成为近几年中国在阻燃剂领域研究开发的热点。磷系阻燃剂根据使用方式不同,可分为反应型和填充型两大类。其中反应型由于对其活性要求高,工艺操作比较复杂,暂时
尚未得到广泛应用,目前仍以填充型为主。

1.3.1包膜红磷


红磷是一种机器易燃的物质,用作阻燃剂必须进行包膜处理,才能提高其分解温度,增加在空气中的稳定性,降低PH3的释放量。薄膜红磷的阻燃机理是:在燃烧温度下红磷首先与空气中的氧反应,生成聚偏磷酸,后者具有强烈的脱水性,可是被燃物迅速碳化,生
成碳和水,水吸热后生成水蒸气,除降低被燃物温度外还可稀释空气中的氧,减缓燃烧速度。聚偏磷酸还能与炭作用,在被燃物表面形成玻璃状的焦炭层,隔绝氧和热,阻止可燃物进一步燃烧。红磷可与其他多种阻燃剂配合使用,由于协同效应,可提高其阻燃性能。其中红磷与含氮化合物之间的协同相应,可提高其阻燃性能。其中,红磷与含氮化合物之间的协同效应最为显著。

1.3.2聚磷酸铵(APP)


APP分子中含磷和氮,属于磷氮复合阻燃剂。由于二者具有较强的协同效应,APP阻燃性能很好。根据聚合度不同,APP有I型与Ⅱ型之分。Ⅰ型聚合度一般小于1000,在水中溶解度好,多用于阻燃木材、纸张、织物、和防火涂料等领域。Ⅱ型聚合度一般大于
1000,分子中由于P—N阻燃元素含量高,阻燃性能持久,是火灾发生有较长的缓冲时间,减少人员死亡和财产损失,是目前磷系阻燃剂中发展最快的产品。APP还可以与其他物质复配,制成膨胀性阻燃剂,这也是促使APP快速发展的重要原因。

1.4硼系阻燃剂


硼系阻燃剂大多是以硼酸盐的形式存在,如硼酸钠、硼酸铵、硼酸铝和硼酸锌等。其中最常用的是硼酸锌。硼酸锌有多种形式,因其含水量不同,脱水温度也不同。如:2ZnO.3B2O3.9H2O脱水温度100℃,2ZnO.3B2O3.7H2O脱水温度175℃,2ZnO.3B2O3.3H2O脱水温度200℃,2ZnO.3B2O3.3.5H2O脱水温度300℃,4ZnO.B2O3.H2O脱水温度415℃。市场出售的硼酸锌阻燃剂主要是2ZnO.3B2O3.9H2O脱水温度100℃。硼酸锌的阻燃机理主要是通过脱水反应而降低被燃物的温度,所生成的水蒸气即可隔绝空气,又可稀释空气中的氧,达到阻燃的目的。


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1.5  复盐型无机阻燃剂


复盐型无机阻燃剂是指同一种化合物中同时含有两种或两种以上的阻燃元素,各阻燃元素之间存在着协同效应,其阻燃效果比单一元素要好。复盐型无机阻燃剂除可单独使用外,更多时候与其他阻燃剂配合使用。常见复盐型无机阻燃剂有三聚氰胺多磷酸盐、三聚氰胺硼酸盐、碰磷酸盐(BPO4)、硼氮化合物(BN)等。

1.6三氧化二锑及其他


三氧化二锑本身并无阻燃性能,但与其他阻燃剂复配使用,可以起到助阻燃效果,尤其与溴系阻燃剂复配使用,可以使含溴阻燃剂(如十溴联苯醚阻燃剂)的阻燃性能提高30%以上。三氧化二锑不仅对溴系阻燃剂有助阻燃作用,对其他阻燃剂同样也有助阻燃作用,如MH中添加少量三氧化二锑,可使氧指数提高1%-2%。除三氧化二锑外还有许多化合物同样也有助阻燃作用,如氧化硼、氧化锌、氧化镍、二氧化钛,以及某些铜盐、铁盐等。

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