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聚丙烯樹脂常用阻燃劑簡介
  • 作者:永超
  • 發布時間:15-10-10 10:17
  • 點擊數:161
  • 文章來源:未知
 可用于聚丙烯的阻燃劑的品種繁多,按化學組成成分可歸納為兩大類:有機阻燃劑與無機阻燃劑;按使用方法又分為反應型和添加型。具有代表性的阻燃劑有溴系、磷氮系、磷系及氫氧化鋁、氫氧化鎂等。 

  1.溴系阻燃劑 

  溴系阻燃劑在20世紀70~80年代中期曾經曆了一個快速發展的黃金時代,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,此溫度範圍正好也是聚丙烯的分解溫度範圍,所以在聚丙烯受熱分解時,溴系阻燃劑也開始。進行分解,并能捕捉其降解反應生成的自由基,從而延緩或終止燃燒的鍊反應。同時釋放出的HBr本身是一種難燃氣體,這種氣體密度大,可以覆蓋在材料的表面,起到阻隔表面可燃氣體的作用,也能抑制材料的燃燒。這類阻燃劑還能與其他一些化合物(如三氧化二銻)複配使用,通過協同效應使阻燃效果明顯得到提高。溴系阻燃劑在聚丙烯阻燃應用上具有重要地位,目前的主要産品有十溴二苯醚、四溴雙酚A、四溴二季戊四醇、溴代聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴環十二烷等。溴系阻燃劑的主要缺點是降低被阻燃基材的抗紫外線穩定性,燃燒時生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體,使其應用受到了一定限制。 

  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的碳質泡沫層,起到隔熱、隔氧、抑煙的作用,并防止産生熔滴現象,故具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃體系一般由三個部分組成:酸源(脫水劑),碳源(成碳劑)和氣源(氮源、發泡源)。膨脹型阻燃劑主要通過形成多孔泡沫碳層在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃劑具有無鹵、低煙、低毒的優點。 

  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基團,對于本身結構具有含氧基團的高聚物。它們的阻燃效果會好些。對于聚丙烯來講,由于本身的分子結構沒有含氧的基團,單獨使用磷系阻燃劑時阻燃效果不佳,但是如果與(0H)3和Mg(OH)2等複配即可産生協同效應,從而得到良好的阻燃效果。 

  常用的有機磷系阻燃劑有磷酸三苯酯、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。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,可抑制燃燒後的殘餘物。産生的毒性氣體和腐蝕性氣體比鹵系阻燃劑少。其主要優點是效率較高;對光穩定性或光穩定劑作用的影響較小;加工和燃燒中腐蝕性小;有阻礙複燃的作用;極少或不增加阻燃材料的質量。但大多數磷酸酯類阻燃劑也存在着一些缺點。如耐熱性差、揮發性大、相容性不理想,而且在燃燒時有滴落物産生等。 

  含磷無機阻燃劑最主要的産品有紅磷阻燃劑、磷酸铵鹽、聚磷酸铵等。随着無鹵阻燃劑材料用量的增加,紅磷阻燃劑用量也在增加。紅磷的阻燃效果比磷酸酯類的阻燃效果更好。含磷無機阻燃劑因其熱穩定性好、不揮發、不産生腐蝕性氣體、效果持久、毒性低等優點而獲得廣泛的應用。 

  4.氫氧化鋁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、無腐蝕、穩定性好、不揮發、高溫下不産生有毒氣體的優點,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為液相過程中,故對抑制聚合物材料早期溫度的上升起作用。當Al(OH)3添加質量分數為40%時,可顯著減緩材料的熱分解速度,具有阻燃及降低發煙量的效果。 

  5.氫氧化鎂 

  氫氧化鎂在340-490℃之間分解,吸熱量為782.9 J/g,熱穩定性好,具有良好的阻燃及消煙效果,特别适宜于加工溫度較高的聚丙烯材料。Mg(OH)2用于PP時(添加量大于50%)具有良好的阻燃效果,優于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别不明顯,但兩種複合使用比單獨使用效果要好,因為雖都是脫水反應,但在分解溫度和吸熱量上有差别。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,兩者複合使用則能相互補充,其阻燃性能比單獨使用效果要好。但Mg(OH)2也有耐酸性差、分散性及相容性差的等缺點,需開發相容性好的新品種。
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