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灭火剂-阻燃剂

发表时间: 2021-08-11 11:40:50

作者: 上海安凸塑料添加剂有限公司

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所添加的阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)以及非卤。有机阻燃剂是以溴系、磷氮系、氮系、红磷和化合物为代表的阻燃剂,无机阻燃体系主要有氧化锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系等。

阻燃剂,赋予可燃聚合物难燃性的功能性助剂,主要针对高分子材料的阻燃设计;根据使用方法可分为添加型和反应型两种。

所添加的阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)以及非卤。有机阻燃剂是以溴系、磷氮系、氮系、红磷和化合物为代表的阻燃剂,无机阻燃体系主要有氧化锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系等。

反应性阻燃剂则参与了单体的聚合反应,因而使聚合物本身含有阻燃成分,其优点是对高分子材料的使用性能影响更小,阻燃性能更持久。

能提高高聚物耐燃性的物质,主要用于塑料、橡胶、纤维等高聚物材料,其中大部分可燃烧。尤其是塑料,要将其应用于交通运输、建筑、电工器材、航空、宇航等领域,亟需解决其耐火问题。在使用阻燃剂时,一般应满足以下几个条件:不降低高分子材料的物性,如耐热、机械强度、电气性能;分解温度不应过高,但在加工温度下又不分解;耐久性好;价格低廉。

一般说来,有机阻燃具有良好的亲和性,在塑料中,溴系阻燃剂在有机阻燃体系中占有***优势,尽管在环保方面“不议”多端,但一直难以有其它阻燃剂体系取代。

红磷是一种较好的阻燃剂,具有添加量少、阻燃效率高、烟、毒、用广等优点;红磷与氢氧化铝、膨胀性石墨等无机阻燃剂复合使用,可制成复合型磷/镁;磷/铝;磷/石墨等非卤阻燃剂,使用阻燃剂量大幅度降低,从而改善塑料制品的加工性能和物理机械性能。但是普通红磷在空气中易氧化、吸湿,容易造成粉尘爆炸,难以运输,高分子材料的溶解性差等缺点,限制了其应用范围。为了弥补这方面的不足,可以采用微囊化技术将红磷微囊化包埋。微囊化红磷除克服红磷固有的缺点外,还具有***、低烟、无毒气、分散性、物理力学性能、热稳定性和阻燃性能等优点。

防火科技是为适应社会安全生产和生活需要,防止火灾发生,保护人民生命财产的一门科学。阻燃是阻燃技术在生活中的应用,它是一种特殊的化工助剂,用来提高可燃材料的燃烧性能,广泛用于各种装饰材料的阻燃加工。经阻燃剂处理后的物料受到外界火源的攻击,能有效阻止、延缓或终止火焰的传播,从而达到阻燃的效果。

将阻燃剂分为添加型阻燃剂和物理混合型阻燃剂两类。阻燃剂性质的基本要求是:①与塑料和合成纤维相容性好;②不改变原有物质固有的优良性能;③用量小、效果大;④加工温度下不分解;⑤毒性小,燃烧时不产生毒性气体;④成本低。可以作为阻燃剂使用的物质有很多种,例如:磷酸三丁酯、磷酸三丁酯、2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯、磷酸(2-乙基己基)酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二溴丙基等。双环戊二烯类:氯丹酸酐等。含脂肪族卤代烃,特别是溴化物:二溴甲烷、三氯溴甲烷、二氯溴甲烷和八溴二苯基氧化物、五溴乙基苯、四溴双酚A等芳香族溴化物及其他卤代物。另外,还有磷酸三(二溴丙基)和卤代环己烷及其衍生物、十溴联苯醚及其衍生物。无机阻燃剂主要有碲化合物、羟基铝、氢氧化镁、硼酸盐等。如果单用有机氮系阻燃剂如三嗪类及其衍生物、三聚氰胺等,单独使用时效果不理想,但与磷系阻燃剂配合可以发挥协同作用。此类复合阻燃剂有两大类,一个是机械参混型两种阻燃剂的复合阻燃剂,另一种是同时含有氮和磷的化合物。前一种阻燃剂是由三聚氰胺和多聚磷酸酯组成,由尿素、双氰胺和磷酸酯构成的阻燃剂,后者是季戊四醇磷酸酯的三聚氰胺盐、环磷酰胺聚合物等。

阻燃剂的作用机制较为复杂,目前还不十分清楚。一般说来,卤素化合物遇火后发生分解反应,分解后的卤素离子与大分子化合物反应生成氢卤化。另一种方法是将大分子化合物在大分子燃烧时大量增殖的活性羟基游离基(HO·)反应,使其浓度降低,燃烧速度减慢直至火焰熄灭。卤中,溴的阻燃性比氯大。磷型阻燃剂的作用是,它们在燃烧时生成偏磷酸,而偏磷酸聚合为非常稳定的多聚态,它可以把氧气隔离开来成为塑料的保护层。

阻燃剂在吸热、覆盖、抑制链反应、不燃气体窒息等多种机理中都有一定的阻燃作用。大多数阻燃剂是通过几种机理来实现阻燃的。

1、吸热效果。

在较短时间内燃烧产生的热是有限的,如果能够在较短的时间内吸收火源释放出来的热量,火焰温度就会降低,辐射到燃烧表面,使已气化的可燃分子裂解为自由基,从而减少燃烧反应,从而使燃烧反应不受影响。该阻燃剂在高温下发生较强的吸热反应,能吸收燃烧释放的部分热量,降低可燃物表面温度,有效抑制可燃性气体的产生,防止燃烧扩散。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理是:提高聚合物的热容,使其在达到分解温度之前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。这种阻燃剂在与水蒸气结合时充分发挥其大量吸热的特性,增强自身的阻燃能力。

2、覆盖面。

该阻燃剂在高温条件下可形成玻璃状泡沫覆盖层或稳泡层,与氧气隔离,具有隔热、隔氧和阻止可燃气体向外逸出的作用。当有机磷类阻燃剂受热时,可以生成结构趋于稳定的交联固体物质或碳化层。炭化层的形成一方面可以阻止聚合物进一步热解,另一方面可以阻止生成生物内部的热分解产生的生物进入气相参与燃烧过程。

3、抑制链反应。

按照燃烧中的链式反应理论,自由基需要维持燃烧。该阻燃剂作用于气相燃烧区,捕获燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区火焰密度降低,***终使燃烧反应速率降低直至终止。例如含卤型阻燃剂,其蒸发温度与聚合物分解温度相同或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发。在这一段时间,含卤阻燃剂和热解物同时在气相燃烧区域,卤素便能捕捉燃烧反应中的自由基,干扰燃烧的链式反应进行。

4、不燃气体窒息作用。

阻燃剂在受热时分解不燃气体,将可燃物分解后的可燃气体的浓度降至低于燃烧下限。还可以对燃烧区内的氧浓度起到稀释作用,阻止燃烧的继续进行,从而实现阻燃。

从20世纪50年代初到现在,尤其是20世纪80年代初到现在的大约30年时间里,阻燃剂(FR)和阻燃聚合物在降低火灾造成的生命财产损失方面发挥了重要作用。目前,全球FR总用量在各类塑料助剂中仅次于增塑剂,位居第二位。

随着***对阻燃技术要求的不断提高,我国阻燃剂的开发与开发前景将更加广阔。从品种和数量上看,我国阻燃剂的开发前景十分广阔,应提高开发创新能力,推动其向环保化、低毒、***、多功能化方向发展。[2]

阻燃剂行业既是法规推动型产业,又是全球性竞争产业,国内外相关法律法规相继出台并逐步完善,影响着整个阻燃行业的格局,为具有资源优势、规模经济和研发优势的企业提供发展的机会。***“十二五”规划将阻燃材料列入重点发展产业,并组成了绿色阻燃剂产业技术创新战略联盟,为阻燃材料产业的发展提供了政策平台。


灭火剂-阻燃剂
所添加的阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)以及非卤。有机阻燃剂是以溴系、磷氮系、氮系、红磷和化合物为代表的阻燃剂,无机阻燃体系主要有氧化锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系等。
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