阻燃劑的性能及運(yùn)用

1、阻燃劑的性能及運(yùn)用摘要 本文較系統(tǒng)的評(píng)價(jià)了各類(lèi)阻燃劑的阻燃機(jī)理以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)。還有就是 它們的運(yùn)用，以及對(duì)各類(lèi)阻燃劑了解，還包括了人們對(duì)各類(lèi)阻燃劑的青睞程度。 通過(guò)對(duì)各類(lèi)阻燃劑發(fā)展的了解，從而預(yù)測(cè)它們的運(yùn)用以及研發(fā)前景。關(guān)鍵詞阻燃劑；應(yīng)用；展望1、引言20世紀(jì)50年代后，隨著高分子材料工業(yè)的發(fā)展，三大合成材料愈來(lái)愈廣泛 地應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的各個(gè)鄰域。與此同時(shí)，由于這些有機(jī)聚合物的可燃性而引 起的火災(zāi)造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失己成為全球關(guān)的社問(wèn)題1。所以自60年代 起，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家即開(kāi)始生產(chǎn)和應(yīng)用阻燃塑料、阻燃橡膠和阻燃紡織品。近 年來(lái)，隨著防火安全標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格和塑料產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)，全球阻

2、燃劑的用量 及銷(xiāo)售一直呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)。以及減災(zāi)防災(zāi)理念的增強(qiáng)，人們對(duì)材料的阻燃要 求也愈來(lái)愈高，使阻燃劑的研制、生產(chǎn)及推廣應(yīng)用得以迅速發(fā)展，阻燃劑的品種 日趨增多、產(chǎn)量急劇上升。電子/電氣、運(yùn)輸、建材、家具、紡織為阻燃劑的幾 大用戶(hù)。32、阻燃劑所謂阻燃劑就是能夠提高易燃或可燃物的難燃性、自熄性或消煙性的一種助 劑，是重要的精細(xì)化工產(chǎn)品和合成材料的主要助劑之一。阻燃劑隨著合成材料的 發(fā)展而不斷發(fā)展，由于世界范圍內(nèi)阻燃防災(zāi)呼聲的日益高漲以及阻燃法規(guī)的日趨 完善，直接促進(jìn)了阻燃化學(xué)品的研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用。4從20世紀(jì)60年代至今，世界阻燃劑市場(chǎng)經(jīng)歷了一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，目前 已有數(shù)百不同的品種，而且

3、新型阻燃劑品種仍層出不窮。根據(jù)材料的阻燃加工方 法，阻燃劑可分為添加型和反應(yīng)型兩大類(lèi)。添加型阻燃劑絕大部分應(yīng)用于塑料中， 而反應(yīng)型阻燃劑主要用于環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂等熱固性樹(shù)脂中。其共同特征是：不降低高分子材料的物性，如耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、電氣性能，在加工溫度下不分 解，毒性小，耐候性好。若按所含阻燃元素大致可分為磷系阻燃劑、鹵系阻燃劑、 鋁系阻燃劑、鎂系阻燃劑、硅系阻燃劑等等。3、阻燃劑作用機(jī)理阻燃劑與燃燒有著密切的關(guān)系。最新的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為燃燒反應(yīng)有四要素一燃料熱 源、氧、鏈反應(yīng)。而通常高聚物燃燒又分為三個(gè)階段，即熱解、熱引燃（自燃）、 熱點(diǎn)燃（燃燒傳播），對(duì)不同燃燒階段燃燒的四要素采用相應(yīng)的阻燃

4、劑加以抵制， 就形成了各種各樣的阻燃機(jī)理，主要有凝聚相阻燃機(jī)理、氣相阻燃機(jī)理及中斷熱 交換機(jī)理。針對(duì)這些不同的阻燃機(jī)理就產(chǎn)生出不同類(lèi)型的阻燃劑。4、鹵系阻燃劑鹵系阻燃劑是有機(jī)阻燃劑中一重要列，也是使用最早的一類(lèi)阻燃劑。由于具 有價(jià)格低廉、添加量少以及與合成材料的相容性和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，這使得漠系 阻燃劑發(fā)展迅速，并為世界上產(chǎn)量最大的有機(jī)阻燃劑之一 5。鹵化合物均可作為 阻燃劑，其阻燃效率依次升高。但實(shí)際上由于碘化物不穩(wěn)定，在樹(shù)脂加工條件下 即己分解，所以起不到阻燃作用，而氟化物又過(guò)于穩(wěn)定，在燃燒條件下，不能有 效地釋出F，因而這兩類(lèi)鹵化物作為阻燃劑不具備使用價(jià)值，所以能用作阻 燃劑的只有漠化物

5、和氯化物。6含鹵有機(jī)阻燃劑的阻燃作用是通過(guò)在一定的高溫下產(chǎn)生比空氣重的鹵化氫， 沉積在燃燒物的外層，稀釋了周?chē)目諝?，并隔絕了新鮮空氣的補(bǔ)充，使被燃燒 物窒息，同時(shí)鹵化氫還可捕捉氫氧自由基，從而使火焰減少。通常只采用含漠或 含氯的化合物，由于這兩類(lèi)阻燃劑在很多應(yīng)用領(lǐng)域中都有高效性以及使材料具有 柔韌性等優(yōu)點(diǎn)。使得漠系阻燃劑是目前世界上生產(chǎn)量最大的有機(jī)阻燃劑之一。它 們?cè)谑軣岷腿紵^(guò)程中產(chǎn)生漠化氫，稀釋周?chē)目諝猓⒉东@氫氧自由基，抑制 火焰。鹵系阻燃劑有高效阻燃特性，對(duì)基材性能影響比較小。漠系類(lèi)阻燃劑的代 表物有多漠聯(lián)苯醚（PBDPE）（包括十漠二苯醚、八漠二苯醚等）、四漠雙酚A （TBBPA

6、）、四漠鄰苯二甲酸酐等，廣泛應(yīng)用于聚烯烴、聚酯、電線(xiàn)、紡織品、ABS等物質(zhì)的阻燃。漠系阻燃劑的缺點(diǎn)是生煙量大、易腐蝕、產(chǎn)生毒氣，產(chǎn)生 的鹵酸霧可腐蝕金屬器件，并對(duì)人體的呼吸器官造成很大傷害，尤其是多漠二苯 醚可生成多種致癌物，因此人們正在積極尋求漠系的替代品，阻燃劑的非鹵化趨 勢(shì)在當(dāng)今世界也愈加明顯。因此對(duì)某些高分子聚合物而言，“抑煙”比“阻燃” 更為重要。75、硅系阻燃劑有機(jī)硅系有高效、無(wú)鹵低毒、防熔滴生成的優(yōu)良效果，對(duì)材料加工性能及物 性影響甚小，有很好抑煙性，是現(xiàn)在很受歡迎的一類(lèi)高分子阻燃劑。能促進(jìn)成炭 并改進(jìn)炭層結(jié)構(gòu)，利用其對(duì)阻燃添加劑進(jìn)行表面處理，能提高其與基材的相容性 并在材料中的

7、均勻分散，是很好的協(xié)加工助劑。目前已經(jīng)提供市場(chǎng)的有機(jī)硅阻燃 劑是美國(guó)GE公司生產(chǎn)的SFR-100，一種硅酮聚合物，可與多種協(xié)同劑并用于阻 燃聚烯烴。有機(jī)硅阻燃劑的種種優(yōu)良性能，使其在阻燃劑市場(chǎng)中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前 景廣闊。目前對(duì)有機(jī)硅阻燃劑的研究主要是硅阻燃高聚物的合成研究、分子的改 性，及與其他阻燃劑的復(fù)配等方面。相對(duì)于其他幾種有機(jī)阻燃劑，有機(jī)硼阻燃劑的應(yīng)用很有限，大部分有機(jī)硼化 物的水解穩(wěn)定性差，但就其無(wú)毒和抑煙的良好性能，也符合人們對(duì)新型阻燃劑的 開(kāi)發(fā)要求，因而它的開(kāi)發(fā)也還是具有一定現(xiàn)實(shí)意義的。6、磷系阻燃劑無(wú)機(jī)磷系阻燃劑主要包括紅磷、各種磷酸鹽及磷酞胺等。紅磷具有高效、抑 煙、低毒以及阻燃

8、效果，是一種性能優(yōu)良的阻燃劑。但是在實(shí)際應(yīng)用中易吸潮、 氧化以及放出劇毒氣體，粉塵易爆炸，因此受到很大限制。為了解決上述弊端， 我國(guó)對(duì)此進(jìn)行了研究開(kāi)發(fā)，目前使用氫氧化鋁、金屬硫酸鹽和合成樹(shù)脂為包裹壁 材，但產(chǎn)品推向市場(chǎng)的不多。由于長(zhǎng)鏈聚磷酸餒具有阻燃元素含量高、熱穩(wěn)定性 好、能與其他材料配伍、阻燃性能持久等特點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展較迅速。目前我國(guó)究 開(kāi)的復(fù)配聚磷酸錢(qián)阻燃材料具有良好的耐熱和阻燃性能，作為滅火劑用于森林和 油田大面積滅火效果很好。有機(jī)磷系阻燃劑是最重要的和最復(fù)雜的一種有機(jī)阻燃劑，早在上個(gè)世紀(jì)初， 人們就開(kāi)始了對(duì)有機(jī)磷阻燃劑的研究，其品種繁多，應(yīng)用廣泛。可分為非鹵磷 系和含鹵磷系阻燃劑。表

9、1(最后一頁(yè))列舉了目前主要的有機(jī)磷系阻燃劑。有機(jī)磷系阻燃劑也是非常重要的一類(lèi)有機(jī)阻燃劑，在有機(jī)磷系阻燃劑當(dāng)中， 最重要的阻燃劑是磷酸酯類(lèi)阻燃劑。8含有鹵素的磷酸酯，由于同時(shí)具有磷鹵協(xié) 同阻燃作用及增塑功能，頗受青睞。此外，具有其它協(xié)同效應(yīng)的磷酸酯類(lèi)阻燃劑 近年來(lái)也取得了很大發(fā)展。開(kāi)發(fā)出高效、低毒且具有良好協(xié)同效能的磷酸酯類(lèi) 阻燃劑是有機(jī)磷系阻燃劑的發(fā)展方向之一。7、無(wú)機(jī)阻燃劑金屬氫氧化物阻燃劑是無(wú)鹵化阻燃劑中的要品種之一，也是國(guó)際上阻燃用量 最大的一種，占到阻燃劑使用總量的4 0%左右。其主要包括氫氧鋁和氫氧化鎂 兩大類(lèi)。氫氧化鋁是集阻燃、抑煙和填充三大功能于一身的阻燃劑。它具有無(wú)毒、 無(wú)腐

10、蝕、穩(wěn)定性好、高溫不產(chǎn)生毒氣及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而深受用戶(hù)青睞。目前世 界氫氧化鋁的消費(fèi)量占無(wú)機(jī)阻燃劑消費(fèi)量的80 %以上。我國(guó)有多家企業(yè)進(jìn)生產(chǎn)， 廣泛應(yīng)用于各種塑料、涂料、聚氨醋、熱塑性彈性體和橡膠制品等領(lǐng)域。其缺點(diǎn) 是當(dāng)顆粒過(guò)粗和填充量過(guò)多時(shí)材料阻燃性能和物理性能影響較大。為了改進(jìn)這些 不足，主要從以下三個(gè)方面對(duì)氫氧化鋁進(jìn)行改性和處理。9表面改性、超細(xì)化、 大分子鍵合。大多數(shù)氫氧化鎂的形態(tài)是片狀的，作為阻燃劑以球形粒子為佳，10有文獻(xiàn) 報(bào)導(dǎo)纖維狀Mg(0H)2不但可以阻燃而且有一定增強(qiáng)效果。寥明義等人還報(bào)導(dǎo)了 用鎂鹽晶須增強(qiáng)聚丙烯的研究。118、小結(jié)隨著人們對(duì)可燃材料阻燃的重視，阻燃劑已經(jīng)隨著

11、高分子材料的廣泛應(yīng)用而 得到了很大發(fā)展，并且隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，新型阻燃劑品種不斷出現(xiàn)，一 些新興技術(shù)也被不斷地應(yīng)用到阻燃劑的研究和生產(chǎn)當(dāng)中。綜合說(shuō)來(lái)，今后阻燃劑的發(fā)展大致有以下幾個(gè)趨勢(shì)：(1 )開(kāi)發(fā)具有協(xié)同作用的阻燃劑，如磷、氮、漠在分子或分子間的結(jié)合。(2 )開(kāi)發(fā)高效、無(wú)毒、對(duì)材料性能影響小的阻燃劑，從而導(dǎo)致反應(yīng)型阻燃 劑，的開(kāi)發(fā)以及具有良好相容性的添加劑的開(kāi)發(fā)。(3 )具有不同應(yīng)用范圍的系列阻燃劑的開(kāi)發(fā)。目前國(guó)外主要是向微細(xì)化、表面改性、微膠囊化、協(xié)同增效復(fù)合化方面進(jìn)行 技術(shù)開(kāi)發(fā)。12參考文獻(xiàn)白景瑞，膝進(jìn)阻燃劑的應(yīng)用與研究進(jìn)展J.宇航材料工藝2001,( 2 ):10 一 13歐育湘

12、.國(guó)外阻燃劑發(fā)展動(dòng)態(tài)及對(duì)發(fā)展我國(guó)阻燃劑工業(yè)之淺見(jiàn)J .阻燃材料與技術(shù)， 2003 , ( 2) : 15.胡志鵬，楊燕.塑料添加劑市場(chǎng)驚現(xiàn)六大熱門(mén)J .精細(xì)化工原料及中間體,2004 , ( 2):18 21郭如新.阻燃劑發(fā)展現(xiàn)狀J.海湖鹽與化工,1999,28( 1) :4344.楊娜，徐曉楠.我國(guó)漠系阻燃劑生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、發(fā)展新動(dòng)向J .消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2004, 4:56劉霞,李燕蕓.阻燃劑的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J.廣東化工,1999,( 2 ):111 一 114梁誠(chéng).我國(guó)阻燃劑生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J.化工新型材料,2001,8:5 11歐育湘，等.阻燃高分子材料M .北京:國(guó)防工業(yè)出版社,20

13、01李志娟，李青山，等.走向21世紀(jì)的斷型 阻燃劑J.化學(xué)工程師,2001,8:34 37徐志偉，蔡后振，塑料加工，1999,2 7(2);32 一 34李洪慶等,化學(xué)工程師,2000,2(第 77期):45 一 47崔雋,姜紅雷，等.阻燃劑的現(xiàn)狀與發(fā)展趁勢(shì)J.山東輕工學(xué)院學(xué)報(bào),2003,3:14 17秦華軍，張力新.隊(duì)燃劑的現(xiàn)狀與展望J.華北工學(xué)院學(xué)報(bào),2002,22 (2):112 一 126表1磷系阻燃劑的主要類(lèi)型及適用范圍13L上。化合物類(lèi)型名稱(chēng)及代號(hào)適削裁闈梆酸陽(yáng)辟酸三辛BL T葉的1三己NL TCP酸三甲輯TEP餐-三蒙曲,TOP纖墓素、聚能樹(shù)脂纖康童，聚咱捌脂聚氟渣肝維蠢、工珥燕塑料、嫌租艷海探鹵代81酸酯骨曲三A 3二祺丙勒酯，F(xiàn) nolTR Z3二篆丙基匾 TDRPP碑酸三（一機(jī)乙基）酩丙搖酸.系野推、夏*我爆.聚虬南漁深、不倒和累防、環(huán)氧樹(shù)航軟聚煎船泡流，兩怫酸英樹(shù)脂泡沫、環(huán)制財(cái)庶、船愁樹(shù)脂二寇琦酸fibThsmo line 101齊曩畢凰裁Fyml B9軟aesudiie詼、其它熱固性聚合物含密二元陣