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阻燃劑的協同效應

  發布日期:2009-9-9   14310人次瀏覽    【 雙擊鼠標滾屏 】
 
     近幾年,世界上沒有開發出根本性的新型阻燃體系。然而世界各地的研究小組在推動現有阻燃劑向無鹵體系發展方面還是取得了很大進步。

    盡管協同反應的作用機理還沒有完全掌握,但利用協同反應制備的阻燃添加劑和多功能阻燃劑體系變得越來越普及,并且很有可能成為未來阻燃劑發展的重要特征。在阻燃劑技術中,協同效應不僅僅生產更多有效的阻燃劑體系,而且還使得減少其他阻燃劑中化學試劑的使用量成為可能,并且可以為提高阻燃劑的阻燃效率以滿足日益嚴格的阻燃劑生產和使用標準做出積極貢獻。

    許多礦物與有機鹵阻燃劑和有機磷阻燃劑具有協同作用。在硼酸鹽和水合礦物組成的熱固性材料中也能觀察到協同發應。將無機礦物填料添加到膨脹性防火材料中可以更好的控制防火材料在接觸火焰后膨脹結構的形態。越來越多的經驗證明,盡管無機礦物填料的表觀價格在不斷增加,但事實上,添加適當無機礦物填料的阻燃劑可以通過大量減少其他活性添加劑或者通過提供多功能性能來降低生產成本。

    目前,最重要的協同阻燃化合物是氧化銻和鹵素供體化合物。金屬氧化物和其他金屬化合物的應用前景也大有希望,尤其是應用于熱塑性工程塑料。阻燃劑技術的另一個重要的發展方向是將新型的氧化銻混合造粒,作為協同阻燃劑。氧化銻混合物表有單組分阻燃劑體系以及母粒的優點。銻化合物的成本相對來講并不昂貴,已經大量用作阻燃劑。然而,銻是一種有毒的材料,其使用在大部分國家都受到有關法律法規的制約,因此有一種逐步取代銻化合物阻燃劑或者減少使用的趨勢。但是銻化合物與合鹵阻燃劑具有很好的協同作用,尤其用于塑化聚氯乙烯樹脂。不含鹵素的聚合物為獲得一定的阻燃性能,需要混入一種合適的溴或者氯化合物。

    在許多替代銻化合物的體系中,最具潛在優勢的是硫化鋅。截止到目前,硫化鋅僅僅被考慮用來作為一種顏料" target="_blank">顏料。硫化鋅單獨或者作為協同化合物的新型阻燃劑已經問世。

    將三聚氰胺加入到無機礦物填料阻燃劑制備成復合阻燃劑,然后把制備的復合阻燃劑混人聚丙烯,通常可以提高阻燃劑的UL94阻燃測試行為,同時還能消除單獨使用無機礦物填料所產生的余輝現象。這種復合阻燃劑還可減輕阻燃聚丙烯的質量,從而可以產生經濟效益;還允許使用成本相對低廉的惰性填料,如高領土和滑石,它們單獨使用時并不表現出阻燃特性。

    在使用溴化阻燃劑時,部分可以用無機礦物填料代替,可以提高體系的某些機械性能,還可增加透明度和降低燃燒時生成煙霧的腐蝕性,從而降低對環境的潛在危害。特別是涂覆氫氧化鎂和氫氧化鋁可以大幅度地提高阻燃性能以及降低煙霧釋放水平,允許大幅減少添加劑使用量,而且不會犧牲阻燃性能和煙霧抑制特性。

    不論對于含鹵阻燃劑還是無鹵阻燃劑來說,硼酸鹽都是一種新型的協同阻燃劑。盡管知道硼酸鹽具有協同阻燃作用很長時間了,但三氧化銻的普遍應用使得硼酸鹽的使用受到冷落。例如,為了利用此次機會,作為主導溴化物阻燃劑生產企業的雅寶(Albemarle)公司和美國的棚砂(Borax)公司聯合開發與溴相關的新技術。溴化物阻燃劑燃燒時生成蒸汽相的溴化氫,溴化氫反過來可以終止火焰作用下產生的自由基從而可以進一步抑制火焰。一些阻燃劑處理過的熱塑性塑料燃燒時生成的液滴或焦灰滴落,而硼酸鹽可以有效地遏制這種情況的發展趨勢。

    我國研制成功了一種磷-氮協同體系高分子阻燃劑。其特點是:阻燃作用主要發生在凝聚相,不產生有毒氣體,屬于膨脹成炭阻燃體系,這是它與鹵系阻燃劑相比具有的一大優點。由于該產品是高分子化合物,在受熱時不滴落,其耐熱性優于一般的低分子化合物;合成時采用嵌段共聚法,可以人為地調節分子量和磷/氮比。使膨脹成發阻燃體系的三要素碳源、酸源、氣源獲得優化組合。該阻燃劑在常溫下為一強吸濕性白色固體,易溶于水,水溶液是無色、無味、無毒的透明液體,作為商品的是它的1:1的水溶液,主要適用于天然纖維的阻燃處理。
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