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無鹵阻燃技術(shù)的發(fā)展

新聞來源: 駿燁官網(wǎng) 人氣:0 發(fā)表時間:2021-04-02

鹵系阻燃劑是目前產(chǎn)量最大的有機阻燃劑之一。全球電子電器產(chǎn)品所用的阻燃劑,約有80%為溴系阻燃劑(BFR)。鹵系阻燃劑的優(yōu)點明顯,它能滿足各種高聚物加工工藝及阻燃產(chǎn)品的使用要求,工藝成熟,價格相對低廉。然而,鹵系阻燃劑的缺點也非常突出:以其添加的高聚物在燃燒時會產(chǎn)生大量的煙、有毒氣體以及腐蝕性氣體。在上世紀80年代后期,就有學(xué)者發(fā)現(xiàn)多溴二苯醚(PBDPO)及其阻燃的高聚物的熱裂解和燃燒產(chǎn)物中含有多溴二苯并二惡英(PBDD)及多溴二苯并呋
喃(PBDF),近年又證實了個別BFR本身對環(huán)境和人類健康存在潛在的危害性。

針對鹵系阻燃劑存在的缺陷,各國也相繼出臺各項法律法規(guī)。西歐、北美和JPN等工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)都先后頒發(fā)并實施了限制含鹵阻燃劑使用的禁令。例如,在電線電纜塑料包層中,美、英、意、德、法、和加拿大等國家都已明令禁止使用鹵素阻燃劑。2003年2月,歐盟頒布了RoHs 和WEEE兩個指令,前者是關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制和禁止使用某些有毒、有害物質(zhì)和元素的指令,后者是關(guān)于回收廢棄電子電氣設(shè)備的指令。這兩個指令于2004年8月轉(zhuǎn)換成歐盟15個成員國的法律(法規(guī))。西歐即將在建材等行業(yè)實行新的阻燃分類方法和測試標準,中國也已報批建筑材料及制品燃燒性能等級的國家標準,此標準與上述的西歐新標準具有共同的特點,即在評價材料阻燃性能上,強調(diào)了釋熱速率、火災(zāi)發(fā)展速率、生煙性及燃燒產(chǎn)物的腐蝕性和毒性等,為了通過這類新標準,傳統(tǒng)的鹵系阻燃材料將顯得無能為力。

無鹵阻燃體系的開發(fā)成為熱點,在無鹵阻燃劑的開發(fā)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、氫系阻燃劑、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、紅磷、氧化銻、氧化鉬、鉬酸氨、硼酸鋅、氧化鋅、氧化錯、氫氧化錯等,其中以氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻應(yīng)用最為廣泛,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(wěn)定好、高效、抑煙、阻滴、填充安全、對環(huán)境基本無污染等特點,在無鹵阻燃材料中得到廣泛的應(yīng)用。
磷系阻燃劑是阻燃劑中最重要的—種,磷系阻燃劑的阻燃機理為:一方面阻燃劑受熱分解產(chǎn)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(zhì)碳不會發(fā)生產(chǎn)生火焰的蒸發(fā)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(chǎn)生PO·自由基,可大星吸收H、HO·自由基,從而中斷燃燒反應(yīng)。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(fā)性極小、無毒、與聚合物相容性好、分解溫度高,適合加工等優(yōu)點,成為很受歡迎的一類阻燃劑。最常用的氫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(fù)合使用,最常見的是和聚磷酸胺、季戊四醇復(fù)配使用。目前,國內(nèi)外先后合成了一些新型的氮系阻燃劑,如美國和JPN在20世紀70年代開發(fā)出的MCA就是利用三聚氰胺和氰尿酸反應(yīng)制得的。國內(nèi)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(fā)性極小、無毒、與聚合物相容性好、分解溫度高,適合加工等優(yōu)點,成為很受歡迎的—類阻燃劑。最常用的氫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(fù)合使用,最常見的是和聚磷酸胺、季戊四醇復(fù)配使用。目前,國內(nèi)外先后合成了一些新型的氮系阻燃劑,如美國和JPN在20世紀70年代開發(fā)出的MCA就是利用三聚氰胺和氰尿酸反應(yīng)制得的。國內(nèi)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(fù)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(zhì)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(chǎn)生。

有機硅系阻燃劑是一種新型環(huán)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(yōu)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(chǎn)的SFR-100,可與多種協(xié)同劑如硬脂酸鹽、多磷酸胺與季戊四醇混合物、氫氧化鋁等并用,目前已用于阻燃聚烯豎,低用量即可滿足一般阻燃要求,高用量可賦予基材優(yōu)異的阻燃性和抑煙性。


無鹵阻燃劑未來的發(fā)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(xié)同效應(yīng);

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(huán)保阻燃劑的開發(fā)。

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