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聚丙烯(PP)塑料的几种常用阻燃剂介绍

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聚丙烯(PP)塑料的几种常用阻燃剂介绍

发布日期:2019-05-28 作者:来源于网络 点击:

可用于聚丙烯的阻燃剂的品种繁多,按化学组成成分可归纳为两大类:有机阻燃剂与无机阻燃剂;按使用方法又分为反应型和添加型。具有代表性的阻燃剂有溴系、磷氮系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁等。 

    1.溴系阻燃剂

    溴系阻燃剂在20世纪70~80年代中期曾经历了一个快速发展的黄金时代,由于C-Br键的键能较低,大部分溴系阻燃剂在200-300℃下会分解,此温度范围正好也是聚丙烯的分解温度范围,所以在聚丙烯受热分解时,溴系阻燃剂也开始。进行分解,并能捕捉其降解反应生成的自由基,从而延缓或终止燃烧的链反应。同时释放出的HBr本身是一种难燃气体,这种气体密度大,可以覆盖在材料的表面,起到阻隔表面可燃气体的作用,也能抑制材料的燃烧。这类阻燃剂还能与其他一些化合物(如三氧化二锑)复配使用,通过协同效应使阻燃效果明显得到提高。溴系阻燃剂在聚丙烯阻燃应用上具有重要地位,目前的主要产品有十溴二苯醚、四溴双酚A、四溴二季戊四醇、溴代聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴环十二烷等。溴系阻燃剂的主要缺点是降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性,燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体,使其应用受到了一定限制。

    2。磷-氮系阻燃剂

    磷-氮系阻燃剂又称膨胀型阻燃剂,含有这类阻燃剂的高聚物受热时,表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层,起到隔热、隔氧、抑烟的作用,并防止产生熔滴现象,故具有良好的阻燃性能。膨胀型阻燃体系一般由三个部分组成:酸源(脱水剂),碳源(成碳剂)和气源(氮源、发泡源)。膨胀型阻燃剂主要通过形成多孔泡沫碳层在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃剂具有无卤、低烟、低毒的优点。

    3.磷系阻燃剂

    磷系阻燃剂起阻燃作用在于促使高聚物初期分解时的脱水而碳化。这一脱水碳化步骤必须依赖高聚物本身的含氧基团,对于本身结构具有含氧基团的高聚物。它们的阻燃效果会好些。对于聚丙烯来讲,由于本身的分子结构没有含氧的基团,单独使用磷系阻燃剂时阻燃效果不佳,但是如果与(0H)3和Mg(OH)2等复配即可产生协同效应,从而得到良好的阻燃效果。

    常用的有机磷系阻燃剂有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。它可使阻燃剂实现无卤化,其增塑功能可使塑料成型时流动加工性变好,可抑制燃烧后的残余物。产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少。其主要优点是效率较高;对光稳定性或光稳定剂作用的影响较小;加工和燃烧中腐蚀性小;有阻碍复燃的作用;极少或不增加阻燃材料的质量。但大多数磷酸酯类阻燃剂也存在着一些缺点。如耐热性差、挥发性大、相容性不理想,而且在燃烧时有滴落物产生等。

    含磷无机阻燃剂最主要的产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。随着无卤阻燃剂材料用量的增加,红磷阻燃剂用量也在增加。红磷的阻燃效果比磷酸酯类的阻燃效果更好。含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。

氢氧化镁阻燃剂

    4。氢氧化铝Al(OH)3(简称ATH)在200-300℃之间分解,吸热量为1 967。8 J/g,是集阻燃、抑烟、填充三大功能于一身的阻燃剂。它具有无毒、无腐蚀、稳定性好、不挥发、高温下不产生有毒气体的优点,且价格低廉、来源广泛。但作为阻燃剂,它也有填充量大、力学性能下降、加工性变差的缺点。Al(OH)3开始分解的温度正处于聚合物从凝相变为液相过程中,故对抑制聚合物材料早期温度的上升起作用。当Al(OH)3添加质量分数为40%时,可显著减缓材料的热分解速度,具有阻燃及降低发烟量的效果。

    5。氢氧化镁

    氢氧化镁阻燃剂在340-490℃之间分解,吸热量为782.9 J/g,热稳定性好,具有良好的阻燃及消烟效果,特别适宜于加工温度较高的聚丙烯材料。Mg(OH)2用于PP时(添加量大于50%)具有良好的阻燃效果,优于Al(OH)3。在相同的填充量下,不同的氢氧化铝、氢氧化镁配比其阻燃效果差别不明显,但两种复合使用比单独使用效果要好,因为虽都是脱水反应,但在分解温度和吸热量上有差别。氢氧化镁需在更高的温度下才脱水,并同时有碳化效果。而氢氧化镁的吸热量相对小些,因其抑制材料温度上升的效果不如氢氧化铝,两者复合使用则能相互补充,其阻燃性能比单独使用效果要好。但Mg(OH)2也有耐酸性差、分散性及相容性差的等缺点,需开发相容性好的新品种。

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