環(huán)保型無機(jī)阻燃劑的阻燃機(jī)理

1、環(huán)保型無機(jī)阻燃劑的阻燃機(jī)理 HYPERLINK 2005年7月28日17時23分 慧聰網(wǎng)化工行業(yè)【hc360慧聰網(wǎng)化工行業(yè)】：綠色環(huán)保型無機(jī)阻燃劑的阻燃機(jī)理主要表現(xiàn)為物理作用，即：（1）分解后產(chǎn)生較重的不燃?xì)怏w或高沸點(diǎn)液體覆蓋于高聚物表面，隔絕氧和可燃物的 擴(kuò)張；（2）產(chǎn)生的不可燃?xì)怏w沖淡了燃燒時可燃?xì)怏w的濃度和氧的濃度；（3）氫氧化鎂的分解和升華能夠降低聚化物表面溫度，是指難燃或減緩燃燒過程；（4）它能捕捉反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基，降低反應(yīng)活性，切斷氧化物連鎖反應(yīng)。無機(jī)阻燃劑的應(yīng)用、表面改性及發(fā)展前景 HYPERLINK 2005年7月28日14時47分 慧聰網(wǎng)化工行業(yè)【hc360慧聰網(wǎng)化工行業(yè)】

2、：前言：由于世界范圍內(nèi)阻燃防災(zāi)呼聲的日益高漲以及環(huán)境保 護(hù)領(lǐng)域立法的建立和日趨發(fā)展，直接促進(jìn)了阻燃劑的研究開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用。傳統(tǒng)阻燃材料， 廣泛采用含鹵聚合物或含鹵阻燃劑組合而成的阻燃混合物。但是一旦發(fā)生火災(zāi)，由于熱分解 和燃燒，會產(chǎn)生大量的煙霧和有毒的腐蝕性氣體，從而妨礙救火和人員疏散、腐蝕儀器和設(shè) 備。特別是人們發(fā)現(xiàn)火災(zāi)中的死亡事故有80%以上是材料產(chǎn)生的濃煙和有毒氣體造成的， 因而除了阻燃效率外，低煙低毒也是阻燃劑必不可少的指標(biāo)，是阻燃劑研究領(lǐng)域內(nèi)最活躍的 研究課題之一。一環(huán)保型無機(jī)阻燃劑的應(yīng)用現(xiàn)狀近年來，隨著重大火災(zāi)次數(shù)的增多以及塑料焚燒造成的二次污染等問題的出現(xiàn)，使得有 機(jī)阻燃劑的應(yīng)用

3、受到了限制。而無毒、高效、抑煙的無機(jī)系列阻燃劑，特別是氫氧化鋁和氫 氧化鎂完全符合當(dāng)今阻燃劑向環(huán)保型發(fā)展的大趨勢，它們的市場越來越廣闊。發(fā)達(dá)國家和地 區(qū)以及中國阻燃劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如表1所示。表1發(fā)達(dá)國家和地區(qū)以及中國阻燃劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一覽表美國西歐日本中國氯系阻燃劑10%12%5%84%漠系阻燃劑16%22%21%4%磷及鹵化磷系阻燃劑14%16%10%4%無機(jī)阻燃劑60%50%64%8%總體上看，發(fā)達(dá)國家阻燃劑消費(fèi)量大，發(fā)展快，其中無機(jī)阻燃劑占很大比重，且所占份 額有上升的趨勢。我國阻燃劑工業(yè)發(fā)展極不平衡，氯系阻燃劑所占比例較重，為各阻燃劑之 首，其中氯化石蠟占壟斷地位。但氯系阻燃劑作用時釋放出有毒

4、氣體，這與現(xiàn)代生活所追求 的無毒高效存在很大距離。因此為了順應(yīng)世界阻燃劑低煙霧、低毒性和無公害的發(fā)展趨勢， 我國應(yīng)不斷加快無機(jī)阻燃劑的開發(fā)應(yīng)用，其中尤以氫氧化鋁和氫氧化鎂阻燃劑的開發(fā)、生產(chǎn) 和應(yīng)用勢在必行。二環(huán)保型無機(jī)阻燃劑的表面改性2.1表面改性原理表面改性是指用物理、化學(xué)方法對粒子表面進(jìn)行處理，有目的地改變粒子表面的物理化 學(xué)性質(zhì)，如表面原子層結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)、表面疏水性、電性、化學(xué)吸附和反應(yīng)特性等。無機(jī)阻 燃劑具有較強(qiáng)的極性及親水性，同非極性聚合物材料間相容性差，界面難以形成良好的結(jié)合 和粘結(jié)。為了改善無機(jī)阻燃劑與聚合物間的粘結(jié)力和界面親和性，采用偶聯(lián)劑對其表面進(jìn)行 表面處理是最為行之有效的

5、方法之一。表面改性處理即通過各種表面改性劑與顆粒表面化學(xué)反應(yīng)和表面覆處理改變顆粒的 表面狀態(tài)，提高表面活性，從而改善或改變粉體的分散性、和高分子材料的相容性等。目前 國內(nèi)用得較多表面改性劑是硬脂酸鈉或油酸鈉。繼續(xù)開發(fā)高效的增效劑用以減少阻燃劑的用 量，從而降低阻燃劑的成本，是今后開發(fā)無鹵阻燃技術(shù)的重點(diǎn)和提高阻燃性能的關(guān)鍵。2.2表面改性方法用陰離子、陽離子以及非離子型表面活性劑如高級脂肪酸、酯類、醇類、酰氨類對其表面進(jìn)行改性，以提高氫氧化鋁和樹脂之間的親和力，改善制品的性能、增加阻燃 性、改善加工性能，使之同高分子材料間的相容性更好，并且進(jìn)一步增強(qiáng)橡膠、塑料等 制品的抗沖擊強(qiáng)度。表面改性方法有

6、：偶聯(lián)劑、接枝、膠囊化聚合、相容劑等幾條路線。對無機(jī)粒子 而言，常常采用加強(qiáng)兩相間物理、化學(xué)作用，如范德華氫鍵、化學(xué)鍵、離子鍵等。（1）沉積法反應(yīng)改性利用有機(jī)或無機(jī)物在粒子表面沉積一層包覆層，以改變其表面性質(zhì)。（2）外膜層法改性（膠囊式）在粒子表面包L一層其它物質(zhì)膜，使粒子表面特性發(fā)生改變，與Q）不同的是這 層膜是均勻的。（3）機(jī)械化學(xué)法改性在物理粉碎過程中，利用機(jī)械應(yīng)力作用有目的地對粒子表面進(jìn)行激活，以改變其 表面晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)結(jié)構(gòu)。在新生表面產(chǎn)生游離基或離子，提高了親油疏水性.可 引發(fā)苯乙烯等烯烴聚合.形成接枝填料。（4）表面化學(xué)法改性采用化學(xué)手段.如利用有機(jī)官能團(tuán)等粒子表面進(jìn)行化學(xué)吸

7、附或化學(xué)反應(yīng).從而使 表面活性劑覆蓋于粒子表面。常用的表面改性劑有：硅烷、鈦酸酯等偶聯(lián)劑，硬脂酸、 有機(jī)硅等電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合體。（5）高能量法表面改性利用電暈放電、紫外線、等離子體放射線對粒子表面進(jìn)行改性。（6）偶聯(lián)劑表面處理用偶聯(lián)劑對氫氧化鋁和氫氧化鎂進(jìn)行表面改性是利用偶聯(lián)劑分子的基團(tuán)可以與氫 氧化鋁和氫氧化鎂的表面發(fā)生反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，而偶聯(lián)劑分子的另一端可以與有機(jī) 高分子發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)或機(jī)械纏繞，從而把兩種性質(zhì)差異較大的材料緊密結(jié)合起來， 即借助偶聯(lián)劑在氫氧化鋁和氫氧化鎂表面形成分子橋，把兩種性質(zhì)懸殊的材料連接在一起，從而使之與有機(jī)高分子材料相容性得以提高。偶聯(lián)劑一般可采用硅烷或鈦酸酯類

8、。經(jīng)硅烷處理后的氫氧化鋁，能極有效的提高聚酯的彎曲強(qiáng)度和環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度。鈦 酸酯偶聯(lián)劑是美國Kenrich石油化學(xué)公司于70年代中期開發(fā)的偶聯(lián)劑，對許多干燥粉 體有良好的填充效果、對聚烯烴之類的熱塑性塑料特別適用。表面改性的處理方法有兩種，分為干法和濕法。偶聯(lián)劑大多耐水性差，只能在惰性有機(jī) 溶劑中溶解稀釋使用，一般采用干法。將偶聯(lián)劑用適量的惰性溶劑稀釋后，噴淋于氫氧化鎂、 氫氧化鋁粉末上，在低速捏合機(jī)中攪拌混合進(jìn)行改性處理。濕法表面處理是直接把表面處理 劑或分散劑加入無機(jī)阻燃劑懸浮液中，進(jìn)行表面處理。氫氧化鎂和氫氧化鋁是重要的無機(jī)阻燃劑，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、纖維等高聚物中。 無機(jī)阻燃劑和

9、高聚物在物理形態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)上極不相同，兩者結(jié)合性差，如果直接填充，會 造成分散不均，而且粒徑較大者還會成為復(fù)合材料中的應(yīng)力集中點(diǎn)，成為材料的薄弱環(huán)節(jié)。 這些不僅限制了填充劑在聚合物中的添加量，而且還嚴(yán)重影響了制品的性能。為了改善它們 的性能需對其進(jìn)行表面處理，目前集中在有機(jī)改性，大體可以分為兩類：表面活性劑處理、 偶聯(lián)劑處理。三環(huán)保型無機(jī)阻燃劑的應(yīng)用前景低煙、低鹵或無鹵阻燃劑是阻燃劑發(fā)展的主流。當(dāng)今世界環(huán)保要求越來越高，對環(huán)境 友好的環(huán)保型阻燃劑受到各國重視，有關(guān)研究、合作開發(fā)、生產(chǎn)活動十分活躍，發(fā)達(dá)國家紛 紛投入巨資進(jìn)行研究開發(fā)，國際合作頻頻開展，除通用品種外，各種專用、復(fù)配型新產(chǎn)品層 出不

10、窮，應(yīng)用領(lǐng)域不斷開拓。我國應(yīng)加強(qiáng)對環(huán)保型阻燃劑的應(yīng)用研究，促進(jìn)我國阻燃劑的生 產(chǎn)與發(fā)展，滿足我國飛速發(fā)展的塑料工業(yè)的需求，同時加快我國阻燃劑工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。 阻燃劑及阻燃材料在工業(yè)生產(chǎn)和人們生活中的重要性不容置疑，其發(fā)展趨勢和應(yīng)用領(lǐng)域格外 引人關(guān)注。世界阻燃劑的發(fā)展方向：非鹵化。主要是以無機(jī)阻燃劑代替現(xiàn)在大量使用的有機(jī)阻燃劑。阻燃劑超細(xì)化。阻燃劑顆粒越細(xì)，對所添加材料的物理性能的影響將越小，甚至可以 起到增強(qiáng)的效果。阻燃劑表面處理。用表面化學(xué)方法處理無機(jī)阻燃劑，以增加其與高分子材料的親和力。研究阻燃劑體系的協(xié)同作用。將不同的阻燃劑進(jìn)行復(fù)配，在增強(qiáng)阻燃效果的同時，減 少阻燃劑的用量。概括而言，

11、阻燃劑的發(fā)展方向就是注重發(fā)展低煙霧、低毒或無毒、高效的環(huán)保型 新品種，提高無機(jī)阻燃劑的生產(chǎn)和消費(fèi)比例，開發(fā)高效復(fù)合型阻燃劑新品種。眾所周知，大多數(shù)高分子材料是易燃物質(zhì)。隨著高分子材料的廣泛使用，特別是在建筑、 交通、電子電器及日用制品等方面的大量使用，火災(zāi)的危險性和危害性大大增加了。由于塑 料燃燒而導(dǎo)致火災(zāi)的危害迫使世界許多國家制訂了相應(yīng)的法規(guī)，對其燃燒性及其應(yīng)用作了嚴(yán) 格限定。因此阻燃劑的開發(fā)和應(yīng)用受到了極大的重視，隨著人類環(huán)保意識的加強(qiáng)，綠色化學(xué) 和技術(shù)帶來新的產(chǎn)業(yè)革命，開發(fā)新型環(huán)境友好的低煙低毒無鹵產(chǎn)品已成為當(dāng)今科學(xué)研究領(lǐng)域 中的一個重要課題。無機(jī)阻燃劑具有較強(qiáng)的極性及親水性，同非極性聚

12、合物材料間相容性差，界面難以形成 良好的結(jié)合和粘結(jié)。為了改善氫氧化鎂與聚合物間的粘結(jié)力和界面親合性，制備納米氫氧化 鎂阻燃劑并對其進(jìn)行表面改性處理是最為行之有效的方法之一。無機(jī)阻燃劑顆粒納米化，添加于聚合物體系中，形成無機(jī)/有機(jī)納米復(fù)合材料，從而提 高其阻燃性能；對其進(jìn)行表面改性，可以減少對聚合物的機(jī)械力學(xué)性能的影響。課題順應(yīng)了 世界阻燃劑市場的發(fā)展潮流，必將對我國阻燃劑的生產(chǎn)及應(yīng)用產(chǎn)生積極地影響。信息來源：慧聰網(wǎng)劉立華本文為慧聰網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載。欲轉(zhuǎn)載者請發(fā)電子郵件聯(lián)系授權(quán)事宜非鹵素系阻燃劑未來發(fā)展?jié)摿薮?HYPERLINK 2005年4月8日8時57分 慧聰網(wǎng)化工行業(yè)【hc

13、360慧聰網(wǎng)化工行業(yè)頻道】：根據(jù)許多科學(xué)研究顯示，鹵素系阻燃劑已經(jīng)成為日常 環(huán)境中到處擴(kuò)散的污染物，且對于環(huán)境與人類的威脅日益升高。而制造、循環(huán)回收、或拋棄 家電及其它消費(fèi)性產(chǎn)品的行為，則是造成這些污染物釋放到環(huán)境的主要途徑。為保護(hù)環(huán)境， 某些鹵素系阻燃劑已經(jīng)不能使用在電器產(chǎn)品和房屋建材的塑料材料部份(此泛指塑料的表 面/外殼)。塑料材料中禁用鹵素系阻燃劑的原因是此種阻燃劑無法回收使用，而且在燃燒 與加熱過程中會釋放有害物質(zhì)，威脅到人類身體的健康、環(huán)境和下一代子孫。如同其它有 毒的重金屬(如鉛、鎘、水銀、六價鉻等)，歐盟(European Union)在歐盟電子電機(jī)中 危害物資禁用 (Rest

14、riction of the Use of Hazardous Substances in electrical and electronic equipment, RHS)指令中決定在 2006 年 7 月 1 日 全面禁止 PBB (Polybrominated Biphenyls) 及 PBDE (PolybrominatedDiphenyl Ethers)等漠系阻燃劑的使用。市場大勢難擋Diphenyl Ethers)等漠系阻燃劑的使用。非鹵素系阻燃劑已逐漸使用在電子電 器產(chǎn)品應(yīng)用的商業(yè)市場。Sony公司已經(jīng)要 求他們的下游廠商在2005年以后，禁止在 產(chǎn)品及零件上使用鹵素系阻燃劑。T

15、oshiba 公司的筆記型計算機(jī)從1998年開始就采 用非鹵素系主機(jī)版，目前為止已推廣到該公 司所有的計算機(jī)產(chǎn)品。Dell、Microsoft、Motorola、BENQ和Panasonic公司也制定了他們的新規(guī)定，要求下包廠商遵守以符合歐盟的這項要求。許多在臺灣的下包廠商也正準(zhǔn)備設(shè)置新的儀器與測試方法來符合此項新的規(guī) 范。鹵素系阻燃劑的測試規(guī)范要求微波消化法是使用密閉的微波加熱爐(微波輔助萃取Microwave Closed Extraction Vessel , MAE)從鹵素系化合物中萃取 PBB (Polybrominated Biphenyls)及 PBDE (Polybrominated Diphenyl Ethers)等漠系阻燃劑，這個 方法省時省錢又有效。這是參照美國環(huán)保署USEPA354 6規(guī)范要求所制定。經(jīng)過微波萃取 的步