無鹵阻燃體系的開發成為熱點,在無鹵阻燃劑的開發過程中,如何在保持高效阻燃性的同時達到低毒、低煙效果是研究重要方向。目前研究得比較多的無鹵阻燃劑主要包括無機阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、磷-氮阻燃劑和有機硅阻燃劑等。
無機阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、、氧化銻、氧化鉬、鉬酸氨、硼酸鋅、氧化鋅、氧化鋯、氫氧化鋯等,其中以氫氧化鋁、氫氧化鎂、、氧化銻應用為廣泛,尤其是氫氧化鋁、氫氧化鎂不僅可以起到阻燃作用,而且可以起到填充作用。它們具有熱穩定好、高效、抑煙、阻滴、填充安全、對環境基本無污染等特點,在無鹵阻燃材料中得到廣泛的應用。
磷系阻燃劑是阻燃劑中重要的一種,磷系阻燃劑的阻燃機理為:一方面阻燃劑受熱分解產生磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸,這些含磷酸具有強烈的脫水性,可使聚合物表面脫水炭化,而單質碳不會發生產生火焰的蒸發燃燒和分解燃燒,所以具有阻燃作用;另一方面阻燃劑受熱產生 PO·自由基,可大量吸收 H·、HO·自由基,從而中斷燃燒反應。用于高分子材料的磷系阻燃劑主要有磷酸酯、膦酸酯和氧化膦等。
氮系阻燃劑有揮發性極小、無毒、與聚合物相容性好、分解溫度高,適合加工等優點,成為很受歡迎的一類阻燃劑。常用的氮系阻燃劑是三聚氰胺,三聚氰胺單獨使用效果并不太好,需和其它阻燃劑復合使用,常見的是和聚磷酸胺、復配使用。目前,國內外先后合成了一些新型的氮系阻燃劑,如美國和日本在 20 世紀 70 年發出的 MCA 就是利用三聚氰胺和氰尿酸反應制得的。國內以三聚氯氰為原料,分別選取不同的有機胺、醇胺作取代試劑,合成出三嗪衍生物。
氮系阻燃劑有揮發性極小、無毒、與聚合物相容性好、分解溫度高,適合加工等優點,成為很受歡迎的一類阻燃劑。常用的氮系阻燃劑是三聚氰胺,三聚氰胺單獨使用效果并不太好,需和其它阻燃劑復合使用,常見的是和聚磷酸胺、復配使用。目前,國內外先后合成了一些新型的氮系阻燃劑,如美國和日本在 20 世紀 70 年發出的 MCA 就是利用三聚氰胺和氰尿酸反應制得的。國內以三聚氯氰為原料,分別選取不同的有機胺、醇胺作取代試劑,合成出三嗪衍生物。
磷-氮阻燃劑一般也稱為膨脹阻燃劑,由 P、N、C 為主要核心成分的復合阻燃劑 (或單體阻燃劑) ,可用于多種易燃聚合物的阻燃。用 IFR 處理的聚合物燃燒時,聚合物表面形成一層均勻的炭質泡沫層,該層在凝聚相中起到隔熱、隔氧、抑煙和防止熔滴的作用,且低煙、低毒、無腐蝕性氣體產生。
有機硅系阻燃劑是一種新型環境友好型阻燃劑,也是一種成炭型抑煙劑。它在賦予高聚物優異阻燃抑煙性能的同時,還能改善材料的加工性能及提高材料的機械強度,特別是低溫沖擊強度。目前市場上提供的有機硅系阻燃劑主要有美國通用電器公司生產的SFR-100,可與多種協同劑如硬脂酸鹽、多磷酸胺與混合物、氫氧化鋁等并用,目前已用于阻燃聚烯烴,低用量即可滿足一般阻燃要求, 高用量可賦予基材優異的阻燃性和抑煙性。
無鹵阻燃劑未來的發展方向主要集中在以下幾個方面:1.無機阻燃劑的超細化處理;2.不同阻燃劑之間的協同效應;3.無機阻燃劑的多功能化;4.有機阻燃劑的高分子量化;5.新型、高效、環保阻燃劑的開發。
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