阻燃尼龍之阻燃劑及其原理（1）

     阻燃尼龍之阻燃劑及其原理（1）

     阻燃實(shí)現(xiàn)的途徑

     氣相阻燃機(jī)理。即抑制在燃燒反應(yīng)中起鏈增長作用的自由性，而發(fā)揮阻燃作用。

     凝聚相阻燃機(jī)理。它在固相中阻止聚合物的熱分解和阻止聚合物釋放出可燃?xì)怏w的作用。

     中斷熱交換機(jī)理。即將聚合物物產(chǎn)生的熱量帶走而不反饋到聚合物上，使聚合物不再不斷分解。

     阻燃劑分類

     根據(jù)元素種類分為鹵系、有機(jī)磷系及鹵-磷系、氮系、硅系、鋁-鎂系、鉬系等。按阻燃作用分有膨脹型阻燃劑、成炭阻燃劑等。按化學(xué)結(jié)構(gòu)分無機(jī)阻燃劑，有機(jī)阻燃劑，高分子阻燃劑等。按阻燃劑與被阻燃材料的關(guān)系可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑，反應(yīng)型阻燃劑參與高聚物的化學(xué)反應(yīng)。

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     鹵系阻燃劑

     鹵系阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的有機(jī)阻燃劑之一。鹵系阻燃劑主要用于電子和建筑工業(yè)，約50~100種含鹵阻燃劑覆蓋了大多數(shù)的市場需求。

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     含磷阻燃劑

     含磷化合物可作為熱塑性塑料、熱固性塑料、織物、紙張、涂料和膠粘劑等的阻燃劑。此類阻燃劑包括紅磷、水溶性的無機(jī)磷酸鹽類、不溶性的聚磷酸銨、有機(jī)磷酸酯和膦酸酯類、氧化膦類、氫氮烴基磷酸酯類和溴芳烴基磷酸酯類。

     磷酸銨類

     磷酸一銨（MAP）和磷酸二銨（DAP）仍是纖維與織物、無紡織物、紙張、木材等多種纖維素的有效阻燃劑。它們能形成磷酸，使纖維素羥基酯化，所生成的纖維素分解成炭，改變了熱降解歷程，從而達(dá)到阻燃的目的。它們易溶于水，故其阻燃性不能持久。它是目前膨脹型阻燃劑主要組分之一。

     紅磷

     紅磷是極有效的阻燃劑，可用于含氧聚合物，例如PC，PET，PBT，PPE，其作為尼龍部件的阻燃劑在歐洲用得較多。由于紅磷會與大氣中的水反應(yīng)生成有毒的磷化氫，因此工業(yè)產(chǎn)品需要做穩(wěn)定化處理和包覆。

     三羥基磷（膦）酸酯

     三羥基磷（膦）酸酯作為不飽和聚酯高度填充（如氫化鋁、碳酸鈣）時的稀釋劑。它在鹵化聚酯中也作為協(xié)效劑，不如氧化銻有效，但加工性好。較不易揮發(fā)的三羥基磷酸酯有三丁基磷酸酯、三辛基磷酸酯和三丁氧基乙基的磷酸酯。二甲基磷酸甲酯含磷量高達(dá)25%,是極有效的阻燃劑。它的高揮發(fā)性限制了應(yīng)用。適用于聚氨酯硬泡，高填的熱固性樹脂。在高填充的熱固性樹脂中也作為黏度稀釋劑。二乙基磷酸乙酯在氨基甲酸乙酯有發(fā)泡劑和胺催化劑的條件下比較穩(wěn)定。

     芳基磷酸酯類

     芳基磷酸酯類在工業(yè)中主要用于PVC和乙酸纖維素的不燃性增塑劑和作為工程塑料如PPE，PC/ABS合金的非鹵阻燃劑。

     烷基化磷酸三苯酯

     芳基磷酸酯類都是液體，主要烷基化產(chǎn)物是用合成的異丙基葳酚或異丁基苯酚制成的。制法是先使苯酚烷基化，然后再同磷酰氯反應(yīng)。因此烷基化三芳基磷酸酯是一混合物。其中磷酸三丁苯酯的抗氧化性能較好，但增塑性較差。磷酸甲三基二苯酯是PVC最有效的阻燃劑。但也最易揮發(fā)，在歐洲使用。烷烴二芳基膦酸酯增塑性較好，用于PVC有較好的低溫性，它的生煙量也比三芳基膦酸酯少。

      2-乙基己基二苯基磷酸酯

      2-乙基己基二苯基磷酸酯已得到美國食品和藥品管理局的批準(zhǔn)可用于食品包裝。異癸基二苯基磷酸酯由于有較長的烴基不易揮發(fā)，可用于PVC電纜，尤其高壓電纜。

改性聚苯醚(PPE)

     改性聚苯醚(PPE)是PPE與高抗沖聚苯乙烯(PS-HI)的摻混物。根據(jù)等級，一般含有55%~65%的PS-HI。雖然磷酸酯并不能使PS-HI達(dá)到UL 94阻燃等級，但它在工業(yè)上用于阻燃PPE樹脂，并達(dá)到UL 95 V-0級。通過磷酸酯所生成的磷酸使PPE成炭達(dá)到阻燃的目的。工業(yè)用的阻燃劑是液態(tài)的烷基化的三芳膦酸酯或二烯酸酯。

    三芳基膦酸酯

    三芳基膦酸酯在加工時會揮發(fā)，導(dǎo)致應(yīng)力斷裂。用較不揮發(fā)的二磷酸酯則可減少應(yīng)力斷裂。雙酚A可為二磷酸醌的連接基團(tuán)。

    含鹵磷酸酯

    含鹵烷基磷酸酯主要用于聚氨酯較硬泡沫制品。但熱穩(wěn)定性較差。但因含鹵磷酸酯因基毒性，已被歐盟等多數(shù)國家禁止使用，我國也不推薦使用。

    磷的氧化物類

    磷氧化物具有水解穩(wěn)定的P—C鍵，它們的含P量高于芳基磷酸酯，因而是更有效的阻燃劑。它們的二元醇和三元醇是聚氨酯和環(huán)氧樹脂的活性阻燃劑。

    磷化合物作為阻燃劑，可在凝聚相中抑制自由基反應(yīng)，它們本身還可生成玻璃狀物質(zhì)直到傳熱、傳質(zhì)的阻隔作用。有機(jī)磷系阻燃劑被認(rèn)為是替代鹵代阻燃劑最有前景的品種之一。

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    無機(jī)氫氧化物

    無機(jī)氫氧化物是非常重要的阻燃劑。無機(jī)氫氧化物易處理，相對無毒，不產(chǎn)生有毒、有腐蝕性的氣體，而且抑煙，更重要的是比鹵、磷阻燃體系便宜。這類阻燃劑采用適當(dāng)?shù)呐浞娇墒共牧线_(dá)到多種測試要求。無機(jī)氫氧化鋁是無機(jī)氫氧化物銷售最多的阻燃劑，主要用于加工溫度在200℃以下的合成橡膠、熱固性樹脂及熱塑性塑料。考慮含鹵及含磷阻燃劑的環(huán)境問題，無機(jī)氫氧化物阻燃劑的應(yīng)用得到持續(xù)的增長。

    氫氧化鋁（ATH）

    氫氧化鋁是應(yīng)用最廣泛的阻燃劑之一。是一種無毒、白色至淺白色的粉末，相對密度2.42，莫氏硬度為3.0，當(dāng)溫度加熱到高于320℃時，氫氧化鋁因失水而損失其重的34.6%。

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    硅化合物

    硅化合物是新型阻燃劑。它可完全不依賴鹵素和磷的化合物而發(fā)揮阻燃作用。最近有關(guān)硅阻燃劑的文章和專利成為新熱點(diǎn)。所有各種組成的硅被用作阻燃劑研究。含硅合物無論是作為聚合物的添加劑還是與聚合物組成共混物，都具有明顯的阻燃作用。