目前,有机卤系阻燃剂仍然是最主要的阻燃剂产品之一,共近百个品种,主要是溴系阻燃剂和氯系阻燃剂。其中溴系阻燃剂有70多个品种,由于溴系阻燃剂具有阻燃效率高、用量少、对材料性能影响小、应用领域广泛、价格适中等优点。目前全球使用量较大的三种有机阻燃剂产品十溴二苯乙烷、四溴双酚A及六溴环二烷均属于溴系阻燃剂。卤系阻燃剂适用性非常强,在许多应用领域,其仍然占据重要地位。
然而,部分卤系阻燃剂在环保及安全方面的问题日益显现。1986年,瑞士和德国科学家相继通过的试验证明多溴二苯醚(PBDPO)及以其阻燃的材料在热裂解和燃烧时会生成有毒致癌物质多溴代二苯并二噁英(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF),并且,部分溴系阻燃剂阻燃的高聚物在热裂及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体,对环境和生物具有危害性。
出于环保及安全方面的考量,越多的机构和个人,特别是电子电气行业的生产商和用户对部分溴系阻燃剂持审慎态度。伴随着《RoHS》、REACH《斯德哥尔摩公约》等指令的出台和实施,阻燃剂无溴化乃至无卤化的进程将越走越快。
目前,苹果、三星、惠普、戴尔等公司均承诺逐渐停用溴系阻燃剂,要求严格的甚至规定:Br<900ppm;Cl<900ppm;Br+Cl<1500ppm。阻燃材料的无卤化势在必行!
无机系阻燃剂虽然没有环保方面的问题,但因其阻燃效率低,添加量大,容易降低材料本身机械性能的关系,往往用于对机械强度性能要求不高的材料,且往往需要添加溴系阻燃剂以提高协同阻燃效率,其应用领域具有一定的限制性。
有机磷系阻燃剂具有环保方面的优势,作为替代有机卤系阻燃剂的优先选择之一。目前,产业界正着力于开发新型低毒低烟、无污染的阻燃剂和阻燃材料。
1.膨胀型阻燃剂
20世纪80年代,意大利的G.Camino教授开展一系列研究工作,建立和完善以磷、氮为主题的膨胀型阻燃体系和阻燃机理学说。
膨胀型阻燃剂是近年来产业界广为关注的新型复合阻燃剂。它具备了独特的阻燃机制和无卤、低烟、低毒的特性。阻燃系统主要通过酸源、炭源、气源"三源"的协同作用,燃烧时于材料表面形成致密的多孔泡沫炭层,既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放,又可阻止热源向高聚物的传递和隔绝氧源,从而阻止火焰的蔓延和传播。
2.硅系阻燃剂
硅系阻燃剂,提高材料的阻燃性能,还赋予其他性能。如硅系气凝胶,既有阻燃性能又有良好的保温性能,在建筑保温材料中具有良好的应用前景。又如POSS类阻燃剂在高端国防材料中具有良好的应用前景。
多面体倍半硅氧烷(POSS)是一类有特色的有机硅阻燃剂,在极低的添加量下可表现出优异的阻燃、力学和热学性能。
3.新型纳米阻燃剂
采用纳米技术开发纳米级阻燃剂,如纳米层状双氢氧化物,具有纯度高、粒度超细化、阻燃性能好等优点。高端的纳米阻燃材料可以应用于航空航天领域,比如神舟号宇航员所穿宇航服,能够防火抗辐射,强度高,耐高温,舒适性好,综合性能极其优异。
4.高分子聚合物阻燃剂
高分子聚合物阻燃剂分子量交大,大分子不容易生物累积,对健康环保有利,而且,高分子聚合物阻燃剂在常规合%
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