几种典型阻燃剂的特点及进展

 膨胀型阻燃剂中磷氮元素含量较高,在燃烧过程中能形成致密的泡沫炭层,从而起到隔热、抑氧和防熔滴作用。阻燃剂的阻燃性能优异,IFR燃烧时不产生卤化氢气体,属于环保型阻燃剂。

膨胀型阻燃剂有三部分组成,分别是成炭剂(炭源)、脱水剂(酸源)和发泡剂(气源)

（1）成炭剂。是指在燃烧过程中能被脱水剂夺走水分而被炭化的物质,成炭剂是形成泡沫炭化层的物质基础。主要是一些含炭量高的多羟基有机化合物。常见的有季戊四醇,此外尼龙6(PA6)的成炭效率高,使用也较为广泛。

（2）脱水剂。是指在燃烧过程中夺取膨胀型阻燃剂中成炭剂水分的物质,主要作用是促进多羟基化合物脱水炭化,形成具有一定厚度的不易燃烧的炭质层。脱水剂主要是一些无机酸盐和无机酸酯类。用得最多的是磷酸铵盐、磷酸酯、硼酸盐和硅酸盐。

（3）发泡剂。在被阻燃系统中受热时,分解释放出大量无毒并能灭火的气体,同时发生膨胀并形成海绵状细泡结构的化合物。常用的发泡剂有三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、硼酸胺、双氰胺甲醛树脂等。

故未来的膨胀型阻燃剂(IFR)的发展趋势为:

（1）热稳定性高,满足聚合物高温加工型的需要;

（2）从极性相似相容的原则考虑,应对IFR进行表面处理,使其易于分散,在燃烧时可形成覆盖于基材表面上的均匀致密的膨胀炭质层;

（3）集酸源、碳源和发泡源于一身的“三位一体”IFR。

氢氧化镁阻燃剂

  氢氧化镁具有阻燃、消烟和填充三重功能,同时赋予材料无毒性,无腐蚀性等特点。氢氧化镁阻燃剂可广泛地应用于聚丙烯、聚乙稀、聚氯乙烯和ABS等塑料行业。由于Mg(OH)2和Al(OH)3性能相似,西方阻燃界常将两者进行比较。结果表明,除对环境的影响外,在热反应、分解温度、适用的聚合物、阻燃能力、抑烟能力、对酸的稳定性等几方面,Mg(OH)2均优于Al(OH)3,也优于传统的卤系、磷系阻燃剂。具体表现在以下几方面:

(1)两者的阻燃机理相似。Mg(OH)2和Al(OH)3的热分解过程为:

Mg(OH)2=MgO+H2O2Al(OH)3=A12O3+3H2O

  热分解生成的气态水可覆盖火焰,驱逐氮气,稀释可燃气体,而且在与火焰接触的塑料表面形成一层绝热材料,阻止可撼气体的流动,防止火焰的蔓延,这与磷系阻燃剂的炭化作用相似。这两种阻燃剂的分解产物都为无毒物质,产生矿物相,特别是MgO,因为它是碱性物质,与酸的中和能力比Al2O3强,可较快地中和塑料燃烧过程中产生的酸性及腐蚀性气体(SO2NO2CO2等)。

(2)Mg(OH)2的热分解温度为350°C,比Al(OH)3高出100°C,这就使得添加Mg(OH)2阻燃剂的塑料能承受更高的加工温度,因为在塑料加工的过程中提高加工温度有利于加快挤塑速度,缩短模塑时间。Mg(OH)2热稳定性好,在小于340°C时较为稳定,340°C时开始吸热分解,430°C时分解速度最高,490°C时分解结束,变成MgO。

(3)Mg(OH)2的分解能(1.37kJ/g)比Al(OH)3的分解能(1.17kJ/g)高,热容也高17%,这有助于提高阻燃效率。

(4)Mg(OH)2的炭化作用强,炭化量大,因而提高了阻燃效率,减少了产烟量。

(5)抑烟能力强于A1(OH)3。在三元乙丙橡胶颗粒[IEPDM]树脂中,混合填加75%的Mg(OH)2和25%的A1(OH)3,阻燃剂与填加A1(OH)3单一阻燃剂相比,前者的产烟量明显减少。Mg(OH)2的阻燃作用主要发生在固体降解区,即减少可燃物的产生,但对预燃区和燃烧区的作用很小。因此,可燃物质的完全燃烧不受影响,产生的烟雾就小了。另外,在最外层的燃烧产物区有冲淡和吸收一部份烟雾的作用,故Mg(OH)2的消烟作用是很明显的。

(6)Mg(OH)2粒子的硬度比A1(OH)3小,因此对设备的摩擦更小,有利于延长生产设备的寿命。

(7)随着生产工艺的改幅度降低。

 随着我国合成高分子材料工业的快速发展及阻燃法规的不断健全和完善，对阻燃剂需求也随之增加，作为无毒、抑烟型的环保无机阻燃剂Mg(OH)2需求更是十分迫切。我国为镁矿资源大国，具有得天独厚的资源优势和良好的市场前景。

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