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阻燃劑成分配方分析

項目介紹

阻(zu)(zu)(zu)燃劑(ji)(ji)，顧名思義，即為賦予易燃物質(zhi)難(nan)燃性(xing)(xing)的(de)功能性(xing)(xing)助劑(ji)(ji)。主要是(shi)針對高(gao)分子材料(liao)的(de)自然設計(ji)的(de)。阻(zu)(zu)(zu)燃劑(ji)(ji)有多種(zhong)類型(xing)，按使用(yong)方(fang)法(fa)分為添加型(xing)阻(zu)(zu)(zu)燃劑(ji)(ji)和反應(ying)型(xing)阻(zu)(zu)(zu)燃劑(ji)(ji)。

 

添加型(xing)阻(zu)(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)是(shi)通(tong)過機(ji)(ji)械混(hun)合方法加入到聚合物中，使聚合物具有(you)阻(zu)(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)效果。目(mu)前添加型(xing)阻(zu)(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)主(zhu)要有(you)有(you)機(ji)(ji)阻(zu)(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)和無(wu)機(ji)(ji)阻(zu)(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)。有(you)機(ji)(ji)阻(zu)(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)是(shi)以溴(xiu)系、氮磷系、氮系為代表(biao)。無(wu)機(ji)(ji)阻(zu)(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)主(zhu)要以三(san)氧(yang)化二銻(ti)、氫氧(yang)化鎂、氫氧(yang)化鋁、硅(gui)系等為代表(biao)。

 

反應(ying)型阻(zu)燃(ran)劑則是作為單體參加聚合(he)反應(ying)，因此(ci)使聚合(he)物本(ben)身含(han)有阻(zu)燃(ran)成分。其優點是對(dui)聚合(he)物使用性能影響較小，阻(zu)燃(ran)性持(chi)久(jiu)。

 

阻燃(ran)機理主要(yao)有如下幾個(ge)方(fang)面：

（1）吸熱(re)作用

（2）覆蓋(gai)作(zuo)用

（3）抑制鏈反應

（4）不燃氣體窒息作(zuo)用(yong)

應用范圍

阻(zu)燃(ran)劑(ji)根據組(zu)分不同(tong)可分為鹵系阻(zu)燃(ran)劑(ji)、有機氮磷類阻(zu)燃(ran)劑(ji)、膨脹型阻(zu)燃(ran)劑(ji)以及無機阻(zu)燃(ran)劑(ji)等(deng)。

 

2.1 鹵素類阻燃劑

隨著RoHS和WEEE等相關法(fa)律(lv)法(fa)規的(de)頒布，其應用(yong)范(fan)圍受到了一(yi)定的(de)限(xian)值。但在(zai)我國市場上(shang)仍有大量的(de)鹵(lu)素(su)類阻(zu)燃(ran)劑在(zai)使用(yong)，其中主要為溴類阻(zu)燃(ran)劑，如四溴雙酚(fen)A等。在(zai)實(shi)際(ji)使用(yong)過程中，鹵(lu)素(su)類阻(zu)燃(ran)劑通(tong)常與其他協(xie)(xie)效劑復配使用(yong)組成協(xie)(xie)同阻(zu)燃(ran)系統(tong)，比如鹵(lu)/銻協(xie)(xie)同系統(tong)等。單一(yi)鹵(lu)素(su)阻(zu)燃(ran)劑的(de)阻(zu)燃(ran)機(ji)(ji)理主要以氣相阻(zu)燃(ran)機(ji)(ji)理為主，以凝聚相阻(zu)燃(ran)機(ji)(ji)理為輔。

 

2.2 有機磷阻(zu)燃劑

有(you)(you)機磷(lin)(lin)阻燃劑(ji)(ji)是(shi)與鹵(lu)素類阻燃劑(ji)(ji)并(bing)重的一類高效阻燃劑(ji)(ji)，近幾年因其(qi)高效無毒(du)環保的特點(dian)收到青睞。有(you)(you)機磷(lin)(lin)系阻燃劑(ji)(ji)主要有(you)(you)有(you)(you)磷(lin)(lin)酸酯（（RO）₃PO）、亞磷(lin)酸酯（（RO）₃P）、膦酸酯（（RP（O）（OR）₂））、有機鏻鹽、氧化磷(lin)等，其中間亞苯(ben)(ben)基四苯(ben)(ben)基雙磷(lin)酸酯(zhi)(zhi)（RDP）、磷(lin)酸三苯(ben)(ben)酯(zhi)(zhi)（TPP）、四羥甲基氯化磷(lin)（THPC），雙酚A雙（二苯(ben)(ben)基磷(lin)酸酯(zhi)(zhi)）（BDP）等是目(mu)前工業中用量較大的含磷(lin)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)品種(zhong)。目(mu)前多數含磷(lin)阻(zu)(zu)燃(ran)劑(ji)主要(yao)為凝聚相阻(zu)(zu)燃(ran)機理發(fa)揮作用。

 

2.3 有機氮阻燃劑

含(han)氮(dan)阻(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)(ji)相比于鹵系(xi)阻(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)(ji)，因其煙密度低、毒性低，阻(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)效率相對(dui)較高，腐(fu)蝕性小等(deng)特點得(de)到(dao)了廣(guang)泛(fan)的(de)(de)應用(yong)和(he)發展。含(han)氮(dan)類(lei)(lei)阻(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)(ji)主要有(you)密胺(an)氰(qing)尿(niao)(niao)酸鹽(yan)、密胺(an)磷酸鹽(yan)、咪唑類(lei)(lei)、哌嗪類(lei)(lei)，三(san)(san)嗪類(lei)(lei)成炭劑(ji)(ji)和(he)胍鹽(yan)類(lei)(lei)阻(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)(ji)等(deng)。目前工業中應用(yong)較為廣(guang)泛(fan)的(de)(de)含(han)氮(dan)類(lei)(lei)阻(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)(ji)有(you)三(san)(san)聚(ju)(ju)氰(qing)胺(an)（MEL），氰(qing)尿(niao)(niao)酸三(san)(san)聚(ju)(ju)氰(qing)胺(an)（MCA），聚(ju)(ju)磷酸三(san)(san)聚(ju)(ju)氰(qing)胺(an)（MPP）等(deng)。含(han)氮(dan)類(lei)(lei)阻(zu)(zu)燃(ran)(ran)(ran)劑(ji)(ji)的(de)(de)主要作用(yong)機理為吸熱(re)、生(sheng)成惰(duo)性氣體(ti)、促進成碳且大多為膨脹隔離(li)層(ceng)的(de)(de)形(xing)成、熔流耗(hao)熱(re)、捕捉燃(ran)(ran)(ran)燒活(huo)性自由基等(deng)。

 

2.4 膨(peng)脹型阻燃劑（IFR）

該類阻(zu)燃(ran)(ran)劑為(wei)一(yi)種(zhong)(zhong)復配(pei)阻(zu)燃(ran)(ran)劑，是(shi)近年來被廣泛認為(wei)實現材料(liao)阻(zu)燃(ran)(ran)無鹵(lu)化(hua)的最主要途徑之一(yi)。其主要由三種(zhong)(zhong)組分構成：酸(suan)源、氣源、碳源。三種(zhong)(zhong)組分協效(xiao)發揮(hui)作用。傳統的IFR阻(zu)燃(ran)(ran)劑主要為(wei)聚磷酸(suan)銨(an)（APP），MEL，季戊四醇（PER）以3：1:1的比(bi)例(li)混(hun)合得(de)到。

 

在選擇(ze)IFR體系時(shi)，需(xu)要注(zhu)意的原則(ze)有(you)：

1、三(san)源組分的熱穩定性需高于聚(ju)合物(wu)加工溫(wen)度(du)，且與聚(ju)合物(wu)的降解(jie)溫(wen)度(du)相(xiang)匹配；

2、膨(peng)脹(zhang)炭層(ceng)可以順利形成，且(qie)能完(wan)全覆蓋在聚合物表面，聚合物在熱降解過程中(zhong)不會對膨(peng)脹(zhang)炭層(ceng)的形成造(zao)成破壞(huai)；

3、IFR的各(ge)組分(fen)對聚合物的物理機械性能影響應盡(jin)量小，且(qie)三源組分(fen)之間和其他的添(tian)加(jia)助劑不會發(fa)生不利的相(xiang)互(hu)作用。

 

2.5 無(wu)機類阻燃劑

無機類阻燃劑主要包括金屬氫氧化物、紅磷、無機納米粒子和填料等。

 

金屬氫(qing)氧(yang)化(hua)物(wu)主(zhu)要為(wei)(wei)氫(qing)氧(yang)化(hua)鎂和氫(qing)氧(yang)化(hua)鋁，其阻燃(ran)機理主(zhu)要為(wei)(wei)受熱時可(ke)以吸收熱量(liang)。

 

常(chang)見(jian)問題

（1）為(wei)什么聚(ju)丙烯（PP）和聚(ju)乙烯（PE）中加入相同份數的阻燃劑(ji)阻燃效率存在差(cha)別？

答：由于阻燃劑(ji)的分解(jie)溫(wen)(wen)度與(yu)PP的分解(jie)溫(wen)(wen)度接近，因此PP與(yu)阻燃劑(ji)之間匹(pi)配度更高導致其阻燃效率好。

 

（2）PP阻燃劑與PP阻燃母粒有什么不同(tong)？

答：PP阻(zu)燃劑是粉劑，需要與其他(ta)劑進行配合使用(yong)(yong)，而PP阻(zu)燃母(mu)粒，是已(yi)經配方好的母(mu)粒，可(ke)直接使用(yong)(yong)。

 

（3）為什么有(you)一些用P-N系阻燃生產的PP放(fang)置一段時(shi)間后外表(biao)有(you)油狀物或者粉狀物析出(chu)？

答(da)：碳源(yuan)(yuan)、酸源(yuan)(yuan)、氣(qi)源(yuan)(yuan)是組(zu)成了(le)阻燃劑的主要(yao)成分(fen)，加工的時候由于外力作用粉(fen)體會分(fen)散(san)開(kai)來(lai)，時間一久，由于分(fen)子(zi)是不斷運動的，所以極性不同的物質會慢慢分(fen)離開(kai)來(lai)，從(cong)而導(dao)致粉(fen)體會從(cong)內部析出，導(dao)致外表有油狀或者(zhe)粉(fen)狀物析出。

分析常用儀(yi)器