一文讀懂阻燃劑2大分類及阻燃劑可持續(xù)的未來發(fā)展！

阻燃劑分類

　　根據(jù)阻燃過程發(fā)生的相態(tài)，阻燃劑大體可以分為凝聚相阻燃劑和氣相阻燃劑。

    1.　凝聚相阻燃劑

　　凝聚相阻燃劑通過傳導(dǎo)，蒸發(fā)等進(jìn)行吸熱化學(xué)反應(yīng)，降低體系的溫度，提供阻燃功能。

　　凝聚相阻燃劑一般可分成以下幾種：

   （1） 膨脹系統(tǒng)

　　組成如下圖所示

　　酸源作為催化劑，炭源促進(jìn)基體樹脂炭化，氣源分解釋放出的氣體使炭層泡沫化。膨脹系統(tǒng)在塑料上形成一個(gè)多孔泡沫狀保護(hù)性壁壘，以防止下層塑料進(jìn)一步裂解和燃燒。

　　膨脹系統(tǒng)是聚酰胺和聚烯烴的有效阻燃劑。

   （2）阻隔系統(tǒng)

　　阻隔系統(tǒng)通過在聚合物表面沉積，使聚合物與熱源隔絕，且抑制可燃物繼續(xù)釋出。硅系阻燃劑能在樹脂表面形成一層沙子；有機(jī)磷酸酯、芳香族磺酸鹽等阻燃劑也能在樹脂表面形成不揮發(fā)不燃燒的物質(zhì)，它們都可歸結(jié)于阻隔系統(tǒng)。

PC，PC/ABS，PPO等樹脂可采用阻隔系統(tǒng)阻燃劑。

   （3）吸熱劑和稀釋劑

　　氫氧化鋁（ATH）是用量最大的阻燃劑。它分解時(shí)失水率很高，可從凝聚相中吸熱，以達(dá)到阻燃的目的。ATH加入塑料中，在燃燒時(shí)所放出的水蒸氣白煙將高聚物燃燒產(chǎn)生的黑煙稀釋，起掩蔽作用。因此，具有減少煙霧和毒氣體的作用。

     ATH阻燃性稍差，在塑料中添加比例高（常達(dá)40-60份），這既影響塑料的力學(xué)強(qiáng)度，又增加其成本。但是由于ATH原料來源廣，與其他阻燃劑相比價(jià)格便宜，所以應(yīng)用范圍廣，用于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和樹脂、ABS、PVC、PE等多種塑料。

    2.　氣相阻燃劑

　　氣相阻燃劑主要通過在氣相中干擾燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)達(dá)到阻燃的目的。苯乙烯類聚合物受熱時(shí)能熔化和滴落，且解聚成揮發(fā)性單體，二聚體和三聚體。因此苯乙烯塑料一般宜采用氣相阻燃劑。典型的氣相阻燃劑是含鹵烴類，如HI，HBr,，HCl，HF等。

　   （1）燃燒實(shí)驗(yàn)

　　德國DIN 4102，法國NF P 92-501等標(biāo)準(zhǔn)用于測試建筑材料的阻燃級別。MVSS是日本汽車行業(yè)的阻燃測試標(biāo)準(zhǔn)。被采用得最廣泛的是美國UL94測試，它起初是用于電子電氣行業(yè)的阻燃測試

UL94垂直燃燒實(shí)驗(yàn)：一定大小的試樣垂直懸掛，試樣下放置醫(yī)用脫脂棉。用本生燈第一次灼燒10S，在試樣自熄后，第二次灼燒10S。每次檢驗(yàn)5個(gè)試樣。按照以下標(biāo)準(zhǔn)對材料評級：

   （2）氧指數(shù)測試

　　氧指數(shù)測試是評價(jià)塑料及其他高分子材料相對燃燒性的一種表示方法。通過測定維持塑料樣品平穩(wěn)燃燒所需的氧/氮混合體系中最低氧濃度的方法，判斷材料在空氣中與火焰接觸時(shí)燃燒的難易程度。

具體方法是：將試樣豎直地固定在玻璃燃燒筒中，其底座與可產(chǎn)生氮氧混合氣流的裝置相連。點(diǎn)燃試樣的頂端，混合氣流中的氧濃度將會(huì)持續(xù)下降，直至火焰熄滅。氧指數(shù)（以%表示）由最終氧濃度計(jì)算得出。

   （3）有毒煙霧評價(jià)

　　一些阻燃劑燃燒后會(huì)釋放CO，Br，HCN等多種有毒氣體。人在火災(zāi)中喪生的原因往往不是火焰而是呼吸有毒氣體后窒息。好的阻燃劑既要能延緩燃燒反應(yīng)，又釋放較少出有毒氣體。

   （4）發(fā)煙特定光密度測定試驗(yàn)

　　燃燒后的濃煙會(huì)遮蓋光線，影響逃生速度。因此發(fā)煙的程度也是評價(jià)阻燃劑的重要指標(biāo)。

哪些阻燃劑有可持續(xù)的未來？

    1. “無鹵素類型”

　　有機(jī)鹵化物和無機(jī)化合物是世界范圍內(nèi)占主體的阻燃劑。由于鹵素潛在的環(huán)境危害，無鹵成為阻燃劑新的方向。在無鹵阻燃劑中，特別要提到的三聚氰胺類阻燃劑，它不是通過單一機(jī)理，而是通過多種機(jī)理同時(shí)作用的。首先，三聚氰胺能升華，通過吸熱可以使受熱的塑料冷卻，三聚氰胺在火焰中還會(huì)進(jìn)一步離解，提供另一個(gè)吸熱源；其次，三聚氰胺蒸汽含氮量高，能作為惰性氣體稀釋可燃物。相對于其他類型的阻燃劑，三聚氰胺類阻燃劑具無鹵環(huán)保，對設(shè)備腐蝕小，較少的有毒有害物質(zhì)發(fā)生等優(yōu)勢。

    2. 對含鹵阻燃劑來說，“聚合和反應(yīng)型”成為發(fā)展的新方向

　　低分子量的溴系阻燃劑，特別是六溴環(huán)十二烷六溴環(huán)十二烷（HBCD），被歸類為持久性，生物累積性和有毒性（PBT）和持久性有機(jī)污染物（POP），其使用受到限制或禁止。

　　但是如果將溴系阻燃劑做成聚合物，它們就不再能進(jìn)入生物的細(xì)胞膜。因此，聚合型溴系阻燃劑不被歸類為持久性，生物累積性和有毒性。Albemarle、Chemtura等全球知名的阻燃劑供應(yīng)商都在致力于開發(fā)“聚合和反應(yīng)型”溴系阻燃劑產(chǎn)品。

       3.行業(yè)導(dǎo)向

　　今后阻燃劑的系統(tǒng)評價(jià)，會(huì)著眼于產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用，而不是簡單的一刀切，才能使用戶能夠真正選擇到最可持續(xù)的產(chǎn)品。

　　中國的一些OEM廠商正在壓制非鹵計(jì)劃的執(zhí)行。例如，在汽車電子領(lǐng)域，溴系阻燃劑在效率方面具有優(yōu)勢：隨著電子部件尺寸的繼續(xù)減小，較重的溴分子意味著比其他阻燃劑更少的添加量。電路板并非是暴露給客戶的，經(jīng)常與人體接觸的只是它的外殼。最終結(jié)果是溴系阻燃劑在這一領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)被廣泛地使用。