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阻燃劑成分配方分析

項目介紹

阻燃劑，顧名思義，即為賦予易燃物質難燃性的功能性助劑。主要是針對高分子材料的自然設計的。阻燃劑有多種類型，按使用方法分為添加型阻燃劑和反應型阻燃劑。

 

添加型阻燃劑是通過機械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃效果。目前添加型阻燃劑主要有有機阻燃劑和無機阻燃劑。有機阻燃劑是以溴系、氮磷系、氮系為代表。無機阻燃劑主要以三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硅系等為代表。

 

反應型阻燃劑則是作為單體參加聚合反應，因此使聚合物本身含有阻燃成分。其優點是對聚合物使用性能影響較小，阻燃性持久。

 

阻燃機理主要有如下幾個方面：

（1）吸熱作用

（2）覆蓋作用

（3）抑制鏈反應

（4）不燃氣體窒息作用

應用范圍

阻燃劑根據組分不同可分為鹵系阻燃劑、有機氮磷類阻燃劑、膨脹型阻燃劑以及無機阻燃劑等。

 

2.1 鹵素類阻燃劑

隨著RoHS和WEEE等相關法律法規的頒布，其應用范圍受到了一定的限值。但在我國市場上仍有大量的鹵素類阻燃劑在使用，其中主要為溴類阻燃劑，如四溴雙酚A等。在實際使用過程中，鹵素類阻燃劑通常與其他協效劑復配使用組成協同阻燃系統，比如鹵/銻協同系統等。單一鹵素阻燃劑的阻燃機理主要以氣相阻燃機理為主，以凝聚相阻燃機理為輔。

 

2.2 有機磷阻燃劑

有機磷阻燃劑是與鹵素類阻燃劑并重的一類高效阻燃劑，近幾年因其高效無毒環保的特點收到青睞。有機磷系阻燃劑主要有有磷酸酯（（RO）₃PO）、亞磷酸酯（（RO）₃P）、膦酸酯（（RP（O）（OR）₂））、有機鏻鹽、氧化磷等，其中間亞苯基四苯基雙磷酸酯（RDP）、磷酸三苯酯（TPP）、四羥甲基氯化磷（THPC），雙酚A雙（二苯基磷酸酯）（BDP）等是目前工業中用量較大的含磷阻燃劑品種。目前多數含磷阻燃劑主要為凝聚相阻燃機理發揮作用。

 

2.3 有機氮阻燃劑

含氮阻燃劑相比于鹵系阻燃劑，因其煙密度低、毒性低，阻燃效率相對較高，腐蝕性小等特點得到了廣泛的應用和發展。含氮類阻燃劑主要有密胺氰尿酸鹽、密胺磷酸鹽、咪唑類、哌嗪類，三嗪類成炭劑和胍鹽類阻燃劑等。目前工業中應用較為廣泛的含氮類阻燃劑有三聚氰胺（MEL），氰尿酸三聚氰胺（MCA），聚磷酸三聚氰胺（MPP）等。含氮類阻燃劑的主要作用機理為吸熱、生成惰性氣體、促進成碳且大多為膨脹隔離層的形成、熔流耗熱、捕捉燃燒活性自由基等。

 

2.4 膨脹型阻燃劑（IFR）

該類阻燃劑為一種復配阻燃劑，是近年來被廣泛認為實現材料阻燃無鹵化的最主要途徑之一。其主要由三種組分構成：酸源、氣源、碳源。三種組分協效發揮作用。傳統的IFR阻燃劑主要為聚磷酸銨（APP），MEL，季戊四醇（PER）以3：1:1的比例混合得到。

 

在選擇IFR體系時，需要注意的原則有：

1、三源組分的熱穩定性需高于聚合物加工溫度，且與聚合物的降解溫度相匹配；

2、膨脹炭層可以順利形成，且能完全覆蓋在聚合物表面，聚合物在熱降解過程中不會對膨脹炭層的形成造成破壞；

3、IFR的各組分對聚合物的物理機械性能影響應盡量小，且三源組分之間和其他的添加助劑不會發生不利的相互作用。

 

2.5 無機類阻燃劑

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。

 

金屬氫氧化物主要為氫氧化鎂和氫氧化鋁，其阻燃機理主要為受熱時可以吸收熱量。

 

常見問題

（1）為什么聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）中加入相同份數的阻燃劑阻燃效率存在差別？

答：由于阻燃劑的分解溫度與PP的分解溫度接近，因此PP與阻燃劑之間匹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？

答：PP阻燃劑是粉劑，需要與其他劑進行配合使用，而PP阻燃母粒，是已經配方好的母粒，可直接使用。

 

（3）為什么有一些用P-N系阻燃生產的PP放置一段時間后外表有油狀物或者粉狀物析出？

答：碳源、酸源、氣源是組成了阻燃劑的主要成分，加工的時候由于外力作用粉體會分散開來，時間一久，由于分子是不斷運動的，所以極性不同的物質會慢慢分離開來，從而導致粉體會從內部析出，導致外表有油狀或者粉狀物析出。

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