無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品-阻燃劑

1、無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品-阻燃劑,看到上面4副圖，你想到了什么？,阻燃劑應(yīng)用的必要性,由上面4副圖可以看到：在當(dāng)代社會(huì)，隨著合成材料的迅速發(fā)展，塑料、橡膠等已廣泛應(yīng)用與人們的生活衣著各個(gè)方面。但這些材料大多數(shù)易燃，燃燒后不易撲滅，往往會(huì)造成較大的火災(zāi)事故，許多聚合物不僅易燃，而且在燃燒過(guò)程中還會(huì)放出有毒有害氣體，嚴(yán)重?fù)p害人們的身體健康。,那么，我們?cè)撛鯓臃乐够馂?zāi)的發(fā)生呢？,為了降低聚合物的易燃性，防止火災(zāi)事故的發(fā)生，較少經(jīng)濟(jì)損失，最簡(jiǎn)單的辦法就是加入阻燃劑。,阻燃劑的作用,阻燃劑在日常的生產(chǎn)、生活中有著巨大的作用。多年的時(shí)間證明，阻燃劑在火災(zāi)中減少人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失，避免人們暴露于火災(zāi)中所承受的痛苦

2、和對(duì)健康的損害，降低火災(zāi)后果的有害作用，是非常有效的。并且采用阻燃劑，可以減少和防止火災(zāi)的發(fā)生，因而既能節(jié)省更新火災(zāi)損害設(shè)備所需的材料，又能降低火災(zāi)時(shí)對(duì)大氣所釋放的污染物，這兩方面都有利于保護(hù)環(huán)境。,阻燃劑的分類以及無(wú)機(jī)阻燃劑的特點(diǎn),阻燃劑可以分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種。 根據(jù)加工方法的不同，阻燃劑又可分為添加型和反應(yīng)型兩類。 無(wú)機(jī)阻燃劑屬于添加型阻燃劑。 和有機(jī)阻燃劑相比，無(wú)機(jī)阻燃劑具有以下優(yōu)點(diǎn)： 毒性低，多數(shù)的無(wú)機(jī)阻燃劑無(wú)毒、不產(chǎn)蝕性氣體、熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、不析出、有持久的阻燃效果、價(jià)廉，有廣闊的原料來(lái)源。,無(wú)機(jī)阻燃劑的分類,1、銻化合物阻燃劑 2、鋁化合物阻燃劑 3、硼化合物阻燃劑,無(wú)機(jī)阻燃劑

3、的使用方法,無(wú)機(jī)阻燃劑屬于添加型阻燃劑，添加劑使用時(shí)，是將其摻混于聚合物中，只是物理混合，所以阻燃劑在聚合物中分散越好，其阻燃效果也就越好，為了提高阻燃劑的分散性和兼容性，一方面要求阻燃劑的細(xì)度越細(xì)越好，另一方面對(duì)其表面最好進(jìn)行活性處理，以提高其與樹(shù)脂的結(jié)合力。,幾種常見(jiàn)的無(wú)機(jī)阻燃劑,1、氫氧化鋁阻燃劑 2、氫氧化鎂阻燃劑 3、硼酸鋅阻燃劑,氫氧化鋁阻燃劑,1、基本性質(zhì) 分子式為Al(OH)3 ,也稱為水和氧化鋁或三水氧化鋁。是一種無(wú)毒的白色結(jié)晶粉末，相對(duì)密度為2.42，折射率為1.57，不溶于水和乙醇，能溶于無(wú)機(jī)酸和氫氧化鈉溶液。,2、阻火機(jī)理,氫氧化鋁 受熱分解為三氧化二鋁和水，分解時(shí)，吸

4、收大量熱量是它阻燃的主要方面，由于它阻燃作用主要發(fā)生在固體降解區(qū)域，減少可燃性氣體的發(fā)生，產(chǎn)生的煙減少。水合氫氧化鋁做為阻燃劑，主要有以下兩方面作用。 (1).受熱時(shí)三個(gè)結(jié)晶水帶走大量潛熱，使受熱體表面降溫，同時(shí)水蒸氣又覆蓋在火焰周圍，達(dá)到阻燃效果，不產(chǎn)生氣體。 （2）帶走三個(gè)結(jié)晶水，使聚合物有抗靜電功能。,3、用途,氫氧化鋁是一種用途廣泛的無(wú)機(jī)阻燃劑，主要用于環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、聚氨酯硅樹(shù)脂、氯丁橡膠中。同時(shí)也應(yīng)用于熱塑性塑料中，如聚乙烯、聚丙烯、ABS等。加入到氯乙烯中用于家庭電氣材料，可達(dá)到UL-94V-0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。氫氧化鋁作為阻燃劑，不僅能阻燃、抑煙，還可捕捉其它有害氣體。氫氧化鋁

5、不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性燃燒物質(zhì)，也不會(huì)從聚合物中蒸發(fā)或者滲出。它不受水和某些水溶液的影響，是一種著色性好，無(wú)毒無(wú)公害，價(jià)格低廉的自由流動(dòng)的白色粉末。因此，它是阻燃劑中用量最大的一類產(chǎn)品。,4、生產(chǎn)方法,工業(yè)上一般用鋁粉或鋁灰作為原料。 碳酸氫銨法：將硫酸與鋁粉或鋁灰作用生成硫酸鋁，再與碳酸氫銨進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，制取三氧化二鋁?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下： 2 Al(OH)3 +3 H2SO4 Al 2 (SO4) 3 +6H2O Al 2 (SO4) 3 +6NH4HCO 3 2 Al(OH)3 +3(NH4) 2 SO4 +6 O2 ,工藝流程圖,氫氧化鎂阻燃劑,1、基本性質(zhì) 分子式為Mg(OH) 2,分子量

6、為58.30，為白色三方型晶體，不溶于水，但溶于酸及銨鹽溶液中，折射率為1.559，相對(duì)密度為2.36，分解時(shí)吸熱，生成氧化鎂和水。,2、阻燃機(jī)理,1、分解后產(chǎn)生較重的不燃性氣體或高沸點(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)生的不然氣體，沖淡了燃區(qū)可燃?xì)怏w的濃度和氧的濃度。 3、阻燃劑的分解吸熱或升華降低了聚合物表面溫度，使之難燃或減緩燃燒過(guò)程，同時(shí)還捕捉燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基，降低反應(yīng)活性，切斷氧化連鎖反應(yīng)。,3、用途,氫氧化鎂作為阻燃劑，用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及ABS樹(shù)脂等，有良好阻燃效果。氫氧化鎂單獨(dú)作為熱塑性塑料的阻燃劑時(shí)，必須在高添加量（約60%）才具有阻燃性，

7、但高添加量會(huì)使塑料的機(jī)械強(qiáng)度變差，尤其是沖擊強(qiáng)度，因此，可添加有機(jī)溴化合物，脫水助劑赤鱗等配合使用，減少氫氧化鎂用量。達(dá)到效果。由于氫氧化鎂的起始溫度高于氫氧化鋁，熱穩(wěn)定好，適宜加工溫度較高的聚烯烴塑料，因此得到高度重視。,4、生產(chǎn)方法,可以從氯化鎂中提取，其方法是將氯化鎂溶于水，向溶液中加入氫氧化鈉或氫氧化銨水溶液進(jìn)行沉淀，將沉淀過(guò)濾，用水洗滌、干燥，得到產(chǎn)品。反應(yīng)式如下; MgCl2+2NH4OH Mg(OH) 2 +NH4Cl 工藝流程： (老鹵凈制) + (氨水配制) 中間反應(yīng) 水熱處理 過(guò)濾水洗 表面處理 過(guò)濾水洗 烘干 粉碎 包裝 氫氧化鎂,硼酸鋅阻燃劑,1、基本性質(zhì) 分子式為2Z

8、nO3B2O3.5H2O,分子量為434.75，氧化鋅含量37.3%，三氧化二硼含量為48.1%，是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭的白色粉末，平均粒徑為2-10um，相對(duì)密度2.67，折射率1.58-1.59,。在冷水中溶解性極低，在熱水中可緩慢溶解成1%B2O3的溶液，在300攝氏度以下長(zhǎng)時(shí)間加熱，僅失去0.7%結(jié)晶水。,2、阻燃機(jī)理,當(dāng)它與鹵系阻燃劑RX并用接觸受熱時(shí)，便產(chǎn)生氣態(tài)鹵化硼、鹵化鋅，并釋放結(jié)晶水，同時(shí)，阻燃時(shí)產(chǎn)生的HX繼續(xù)與硼酸鋅反應(yīng)生成鹵化硼和鹵化鋅。反應(yīng)產(chǎn)生的鹵化硼、鹵化鋅可捕捉氣相中的反應(yīng)活性的OH自由基和H，中斷燃燒的連鎖反應(yīng)，在固相中，能促進(jìn)生成致密堅(jiān)固的碳化層，高溫下，鹵化鋅

9、和硼酸鋅在可燃物表面生成玻璃狀的涂層。碳化層和玻璃狀涂層既隔熱、又可隔絕空氣。釋放結(jié)晶水時(shí)吸熱、降溫、消煙。,3、用途,適用于不飽和聚酯、聚氯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂等，對(duì)鹵化聚合物有良好阻燃性。因成本低，故用途廣泛。,4、生產(chǎn)方法,一般采用氯化鋅和硼酸為原料制得。 以水或有機(jī)物為介質(zhì)，加入氯化鋅和硼酸攪拌，升溫至70-90攝氏度保溫反應(yīng)5-8小時(shí)。反應(yīng)畢，過(guò)濾，用溫水洗滌后在110攝氏度以下干燥4小時(shí)，粉碎得產(chǎn)品，母液循環(huán)使用。反應(yīng)式如下： 6H2BO3+ZnO.3H2O 2ZnO3B2O3.5H2O +5.5H2O,當(dāng)前無(wú)機(jī)阻燃劑存在的問(wèn)題,雖然當(dāng)前無(wú)機(jī)阻燃劑有了較大發(fā)展，但仍存在如下幾個(gè)問(wèn)題。,1

10、、某些塑料常用的添加型阻燃劑，在塑料加工溫度下可能會(huì)發(fā)生少量的分解，這一方面限制了某些阻燃劑的使用，另一方面也限制了阻燃塑料所能采用的加工溫度。 2、塑料最常用的鹵系阻燃劑與氧化銻組成的協(xié)效系統(tǒng)，雖然能賦予塑料很高的氧指數(shù)與UL94阻燃級(jí)，能滿足很多對(duì)火災(zāi)安全要求嚴(yán)格場(chǎng)所的使用規(guī)范，但此系統(tǒng)熱裂解及燃燒生煙量大，且產(chǎn)生有毒和腐蝕性氣體。,3、當(dāng)固態(tài)阻燃劑的用量很高時(shí)，他們?cè)谌廴诰酆衔镏幸搽y免均勻分散，不良的分散加劇塑料的脆性，也降低了阻燃效果。 4、阻燃劑的另一個(gè)問(wèn)題是降低阻燃塑料的耐光性，而且光穩(wěn)定性受阻胺的效果為鹵系阻燃劑所嚴(yán)重惡化。,阻燃劑的發(fā)展趨勢(shì),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)機(jī)阻燃劑將會(huì)朝著低煙霧、低毒性、無(wú)害化、安全性高、有效阻燃、與環(huán)境相容、易回收、對(duì)人和動(dòng)物無(wú)害的方向發(fā)展。,阻燃劑與環(huán)境的關(guān)系,因?yàn)樽枞紕儆诨瘜W(xué)品，所以研究阻燃劑是否會(huì)影響人類健康和生態(tài)環(huán)境是非常必要的。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我的建議如下： 1、充分重視