讓阻燃劑生產(chǎn)廠家金戈來為你講解無鹵阻燃劑的分類

　　金戈作為華南地區(qū)最大、最早的阻燃劑生產(chǎn)廠家，愿意科普關(guān)于阻燃劑行業(yè)的相關(guān)知識，使廣大客戶更懂我們產(chǎn)品。

　　無鹵阻燃劑-無鹵阻燃劑的分類dopo衍生物

　　現(xiàn)在磷系無鹵阻燃劑也越來越受重視：DOPO衍生物，其多酚羥基或多氨基衍生物可以被用作高聚物的固化劑，由它們所固化的環(huán)氧樹脂的性能與溴化環(huán)氧樹脂有很大的不同，特別在阻燃性、熱穩(wěn)定性方面差異明顯。當(dāng)今有機(jī)磷化合物的研究開發(fā)正從鏈狀結(jié)構(gòu)向環(huán)狀結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，其中膦菲類化合物——DOPO及其衍生物，因具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)(聯(lián)苯環(huán)和菲環(huán)結(jié)構(gòu)并存)，和所表現(xiàn)出諸多的優(yōu)異性能而備受關(guān)注?？梢哉fDOPO衍生物環(huán)保阻燃應(yīng)用正在大顯手身。DOPO衍生物Ⅲ由于含有2個酚羥基，也可以用作環(huán)氧樹脂的固化劑，經(jīng)它固化的環(huán)氧樹脂與傳統(tǒng)用TBBA固化的環(huán)氧樹脂相比，Tg普遍高40℃，Td及成炭率也較之要高。燃燒時無垂滴及產(chǎn)生黑煙的現(xiàn)象，非常適合作為電路板的基材。

　　膨脹型無鹵阻燃劑

　　此外，磷氮系無鹵阻燃劑還包括膨脹型無鹵阻燃劑，它主要通過凝聚相發(fā)揮作用。在較低溫度下，由酸源產(chǎn)生能酯化多元醇（碳源）和可作為脫水劑的酸；在稍高的溫度下，酸與多元醇（碳源）進(jìn)行酯化反應(yīng)，而體系中的胺則作為此酯化反應(yīng)的催化劑，加速反應(yīng)進(jìn)行；體系在酯化反應(yīng)前或酯化過程中熔化；反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸汽和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡，與此同時，多元醇和酯脫水碳化，形成無機(jī)物及炭殘余物，且體系進(jìn)一步發(fā)泡；反應(yīng)接近完成時，體系膠化和固化，最后形成多孔泡沫碳層。

　　1.無機(jī)阻燃劑

　　氫氧化鋁Al(OH)3其用量占阻燃劑使用總量的40%以上。氫氧化鋁本身具有阻燃、消煙、填充三個功能，因其不揮發(fā)，無毒，又可與多種物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同阻燃作用，被譽(yù)為無公害無機(jī)阻燃劑。但是氫氧化鋁有加量大的缺點(diǎn)，通常需要加入50%以上才能有很好的阻燃效果。為克服這一缺點(diǎn)，可采用造粒技術(shù)，向超細(xì)化方向發(fā)展，是粒度分布變窄；改進(jìn)包裹技術(shù)，以改善其在聚合物中的分散性；用大分子鍵合方式處理等方法進(jìn)行。

　　氫氧化鎂Mg（OH）2是目前發(fā)展較快的一種添加型阻燃劑，低煙、無毒、能中和燃燒過程中的酸性、腐蝕性氣體，故是一種環(huán)保型綠色阻燃劑。其阻燃機(jī)理與AL(OH)3相似。與AL(OH)3相比，Mg（OH）2的分解溫度比AL(OH)3高100-150C，可用于加工溫度高于250C的工程塑料的阻燃，且還有促進(jìn)聚合物成炭的作用，但要達(dá)到一定的阻燃效果，添加量需要在50%以上，對材料的性能影響很大。為減少聚合物中Mg（OH）2的添加量，一種辦法是將Mg（OH）2顆粒細(xì)微化，另一種方法是采用包覆技術(shù)對Mg（OH）2表面進(jìn)行改性，以提高其與聚合物的相容性。

　　紅磷是一種性能優(yōu)良的阻燃劑，具有高效、抑煙、低毒的阻燃效果，但易吸潮、氧化、并放出劇毒的氣體，粉塵易爆炸，呈深紅色，因此使用受到很大的限制。為了解決上述一些缺點(diǎn)，對紅磷進(jìn)行表面處理是研究的主要方向，其中微膠囊化是最有效的方法。目前國際市

　　場上已經(jīng)有多種型號的微膠囊紅磷產(chǎn)品，國內(nèi)也進(jìn)行了大量的研究，一般使用氫氧化鋁、金屬硫酸鹽、合成樹脂為包囊壁材，但是推向市場的并不多。今后紅磷表面處理發(fā)展方向?yàn)椋阂皇峭ㄟ^對包囊的囊材進(jìn)行改性，使其同時兼具熱穩(wěn)定、增塑和阻燃等功能，發(fā)展多功能的微膠囊紅磷阻燃劑；二是研究各種阻燃劑與紅磷阻燃劑的有效復(fù)配關(guān)系，并使之微膠囊化，增加阻燃效果，提高材料力學(xué)性能；三是紅磷具有抑煙效果，可以尋找合適的消煙劑與之進(jìn)行復(fù)配，火災(zāi)中抑煙比防火更為重要，促進(jìn)發(fā)展消煙技術(shù)。

　　可膨脹石墨是近年出現(xiàn)的一種新型無鹵阻燃劑，它是由天然石墨經(jīng)濃硫酸酸化處理，然后經(jīng)水洗、過濾、干燥后，再在900-1000C下膨化制得?？膳蛎浭蛎浀某跏紲囟葹?20C左右，一般在220C開始輕微膨脹230-280C迅速膨脹，之后體積可達(dá)原來的100多倍，甚至280倍。可膨脹石墨在阻燃過程中主要起到以下作用：(1)在高聚物表面形成堅(jiān)韌的炭層，將可燃物與熱源隔開；(2)在膨脹過程中大量吸熱，降低了體系的溫度；（3）在膨脹過程中釋放夾層中的酸根離子，促進(jìn)脫水碳化，并能結(jié)合燃燒產(chǎn)生的自由基從而中斷鏈反應(yīng)。可膨脹

　　石墨與磷化合物、金屬氧化物復(fù)合使用，能產(chǎn)生協(xié)調(diào)作用，加入少量就能達(dá)到阻燃目的。

　　聚磷酸銨(APP)是一種性能良好的無機(jī)阻燃劑，是目前磷系阻燃劑比較活躍的研究領(lǐng)域，其外觀為白色粉末，分解溫度>256C，聚合度在10-20之間為水溶性的，聚合度大于20的難溶于水。APP比有機(jī)阻燃劑價廉，毒性低，熱穩(wěn)定性好，可單獨(dú)或與其它阻燃劑復(fù)合用于塑料的阻燃。高溫下，APP迅速分解成氨氣和聚磷酸，氨氣可以稀釋氣相中的氧氣濃度，從而起阻止燃燒的作用。聚磷酸是強(qiáng)脫水劑，可使聚合物脫水炭化形成炭層，隔絕聚合物與氧氣的接觸，在固相起阻止燃燒的作用。

　　2.有機(jī)阻燃劑

　　2.1含鹵傳統(tǒng)阻燃材料

　　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。鹵素阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)是用量少、阻燃效率高且適應(yīng)性廣，但其嚴(yán)重缺點(diǎn)是燃燒時生成大量的煙和有毒且具腐蝕性的氣體，危害很大。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。因此無鹵阻燃劑的研究和開發(fā)勢必引起重視。

　　溴系阻燃劑的開發(fā)溴系阻燃劑盡管發(fā)煙量大,但由于阻燃性能好,用量少,對產(chǎn)品性能影響小,因此在今后的相當(dāng)長時間內(nèi)仍為阻燃劑的主力。隨著技術(shù)進(jìn)步,國際上溴系阻燃劑發(fā)展的新特點(diǎn)是繼續(xù)提高溴含量和增大分子量。如美國Ferro公司的PB-68,主要成分為溴化聚苯乙烯,分子量15000,含溴達(dá)68%。溴化學(xué)法斯特公司和Ameribrom公司分別開發(fā)的聚五溴苯酚基丙烯酸酯,含溴量達(dá)70.5%,分子量30000～80000。這些阻燃劑特別適合于各類工程塑料,在遷移性、相容性、熱穩(wěn)定性、阻燃性等方面均大大優(yōu)于許多小分子阻燃劑,有可能成為今后的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

　　2.2無鹵有機(jī)阻燃劑

　　有機(jī)阻燃劑種類繁多，發(fā)展速度也非?？?，可分為鹵素阻燃劑和無鹵阻燃劑。鹵素阻燃劑是使用最早的一類阻燃劑，但由于分解放出有毒氣體，所以使用上受到很大限制。無鹵阻燃劑不含鹵索，阻燃效果好，受熱分解時產(chǎn)生的氣體低煙、低毒，受到廣泛歡迎。無鹵阻燃劑又可分為磷系阻燃劑、氮系阻燃劑和膨脹型阻燃劑等。

　　有機(jī)磷系阻燃劑是阻燃劑中最重要的品種之一，具有阻燃和增塑雙重功效，可以使阻燃完全實(shí)現(xiàn)無鹵化，改善塑料成型中的流動性能，抑制燃燒后的殘余物，產(chǎn)生的毒性氣體和腐蝕性氣體比鹵素阻燃劑少，其阻燃機(jī)理為：一方面阻燃劑受熱分解產(chǎn)生磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸，這些含磷酸具有強(qiáng)烈的脫水性，可使聚合物表面脫水炭化，而單質(zhì)碳不能發(fā)生產(chǎn)生火焰的蒸發(fā)燃燒和分解燃燒，所以具有阻燃作用；另一方面阻燃劑受熱產(chǎn)生PO?自由基，可大量吸收H?HO?自由基，從而中斷燃燒反應(yīng)。有機(jī)磷系阻燃劑主要有磷酸酯、膦酸酯、及氧化膦以及雜環(huán)類等。

　　磷酸酯阻燃劑屬于添加型阻燃劑。由于其資源豐富，價格便宜，應(yīng)用十分廣泛。磷酸酯是由相應(yīng)的醇或酚與三氯化磷反應(yīng)，然后水解制得。市場上已經(jīng)開發(fā)成功并大量使用的磷酸酯阻燃劑有磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯等。磷酸酯的品種多，用途廣，但大多數(shù)磷酸酯產(chǎn)品為液態(tài)，耐熱性較差，且揮發(fā)性很大，與聚合物的相容性不太理想。為此，國內(nèi)外開發(fā)出一批新型磷酸酯阻燃劑，如美國的GrentLake公司開發(fā)的三（1-氧代-1-磷雜-2，6，7-三氧雜雙環(huán)[2，2，2]辛烷-4-亞甲基）磷酸酯（Trimer）及1-氧-4-羥甲基-2，6，7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)[2，2，2]辛烷(PEPA)。Trimer的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)對稱，磷的含量達(dá)21.1%，PEPA的含磷量為17.2%。這兩種磷酸酯阻燃劑為白色粉末。熱穩(wěn)定性非常好，且與聚合物有很好的相容性。

　　膦酸酯阻燃劑是很有發(fā)展前途的一種阻燃劑，由于膦酸酯分子中存在C-P鍵，所以其穩(wěn)定性非常好，有非常好的耐水性、耐溶劑性。國外的膦酸酯產(chǎn)品有Giba-Geigy公司研制的Pyrovatex為N-羥甲基丙酰胺類甲基膦酸酯，Mobil公司研制的Antiblaze為環(huán)中膦酸酯。國內(nèi)也對膦酸酯進(jìn)行了研究，合成出的膦酸酯有N，N-對苯二胺基（2-羥基）二芐基膦酸四乙酯、甲基膦酸二甲酯（DMMP），其中DMMP是近年開發(fā)出來的一種添加型阻燃劑。DMMP是以亞膦酸三甲酯為原料，在催化劑作用下發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，經(jīng)過分子重排制得。DMMP最顯著的特點(diǎn)是含磷量高達(dá)25%，阻燃效果非常好，添加量為常用阻燃劑的一半時就能發(fā)揮同樣的功效。

　　氧化膦的水解穩(wěn)定性優(yōu)于磷酸酯，是一種穩(wěn)定性極高的有機(jī)膦化合物，可用作聚酯的阻燃劑，阻燃聚酯色澤好，機(jī)械性能好。該類阻燃劑分為兩大類，一類是添加性，另一類是反應(yīng)性。近年來人們在高相對分子量的均聚物中引入三芳基氧化膦單體，制備阻燃型工程塑料已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。用含有活性官能團(tuán)的氧化膦單體摻入共聚，可以制造阻燃聚酯、聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂和聚氨酯等，通過反應(yīng)將含磷單體結(jié)合到合成材料的分子鏈上，賦予材料永久的阻燃性，而且不會滲出。

　　有機(jī)磷雜環(huán)化合物是近年來阻燃劑研究中非?；钴S的領(lǐng)域之一，主要有五元環(huán)、六元環(huán)及螺環(huán)類化合物。其中五元磷雜環(huán)阻燃劑品種較少，一般用于聚酯和聚酰胺及聚烯烴的阻燃；六元雜環(huán)在磷雜環(huán)阻燃劑中占據(jù)主導(dǎo)地位，主要有磷雜氧化膦、磷酸酯、籠狀磷酸酯、膦酸酯和亞磷酸酯等，可用于聚酯、環(huán)氧樹脂和聚氨酯等多種材料的阻燃處理。磷螺環(huán)阻燃劑大多數(shù)由季戊四醇與磷化合物反應(yīng)制得，分子中一般都含有大量碳，含有2個磷原子，含磷量高，阻燃效果好，可作為膨脹型阻燃劑，在材料中起到增塑、熱穩(wěn)定和阻燃的作用。

　　有機(jī)氮系阻燃劑有揮發(fā)性極小、無毒、與聚命物相容性好、分解溫度高，適合加工等優(yōu)點(diǎn)，成為很受歡迎的一類阻燃劑。其阻燃機(jī)理為：（1）受熱放出CO2、NH3、N2氣體和H2O，降低了空氣中氧和高聚物受熱分解時產(chǎn)生的可燃?xì)怏w濃度；(2)生成的不然性氣體，帶走了一部分熱量，降低了聚合物表面的溫度；(3)生成的N2能捕獲自由基，抑制高聚物的連鎖反應(yīng)，從而阻止燃燒。最常用的氮系有機(jī)阻燃劑是三聚氰胺，單獨(dú)使用效果并不太好，需和聚磷酸胺、季戊四醇等其它阻燃劑復(fù)合使用。

　　膨脹型阻燃劑(IFR)是以C、N、P為核心成份的一類阻燃劑。IFR主要由三部分組成：碳源(成炭劑):一般為含碳豐富多官能團(tuán)物質(zhì)，如淀粉、季戊四醇及其二縮醇；?酸源(脫水劑):一般為無機(jī)酸或在加熱時能在原位生成酸的鹽類，如磷酸、聚磷酸銨等；?氣源（發(fā)泡劑）：一般多為含氮的多碳化合物，如尿素、密胺、雙氰胺及衍生物。IFR的阻燃機(jī)理是在受熱時，成炭劑在酸源作用下脫水成炭，并在發(fā)泡劑分解的氣體作用下，形成蓬松有孔封閉結(jié)構(gòu)的炭層，炭層可減弱聚合物與熱源間的熱量傳遞，并阻止氣體擴(kuò)散。聚合物由于沒有足夠的燃料和氧氣，因而終止燃燒。目前，世界上已經(jīng)商品化的膨脹型阻燃劑有美國GreatLake公司開發(fā)的CN-329,化學(xué)品公司開發(fā)的Borg-Warner適用于PP，在PP的加工溫度下比較穩(wěn)定，且具有良好的電性能。在添加量為30%時，材料氧指數(shù)可達(dá)34，可見CN-329是一種良好的pp阻燃劑。從分子中可看出，Melabis具有豐富的酸源和碳源，改善了酸源、碳源、氣源的比例，使得Melabis的吸潮性比CN-329低得多，是一種優(yōu)秀的阻燃劑。

　　在阻燃劑迅速發(fā)展的同時阻燃技術(shù)也在快速的實(shí)現(xiàn)突破。其中有表面改性技術(shù)、復(fù)配協(xié)同技術(shù)、微膠囊化技術(shù)、超細(xì)化技術(shù)、交聯(lián)技術(shù)、大分子技術(shù)等都得到了迅速的發(fā)展，在阻燃、消防事業(yè)中起到了很重要的作用。阻燃劑生產(chǎn)廠家金戈多謝您閱讀本文，有意合作的客戶可咨詢客服。

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