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无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂研发概况

发布日期:2016-01-28 00:00:00 作者: 点击:

    面对越来越严格的环保、安全要求,在应用更趋广泛的塑料、树脂领域,新型阻燃剂异军突起,无卤、高效、低烟、低毒已成为其发展方向。塑料和树脂的消费愈来愈广泛地进入生产和生活的各个领域,但与此同时由于塑料和树脂的可燃性引起的火灾也带来了人员伤亡和经济损失。因此从60年代起,一些发达国家即开始生产和应用阻燃塑料。70年代,国外阻燃剂的消费量和品种快速增长,年增长率为6~8%。目前阻燃剂的消费量已跃居塑料助剂第二位,成为仅次于增塑剂的大品种。     我国阻燃料学的研究起步较晚,1985年国内的阻燃剂品种只有40多种。产量约为5000吨,仅为美国阻燃剂年产量的十分之一;但到1998年,国内阻燃剂的年产量已达7万多吨,2000年需求量达9万多吨,目前年生产规模已达13万吨左右。我国阻燃剂产品中氯系占69%,无机体系仅占阻燃剂的17%左右,其中有一半为二氧化二锑,而氢氧化铝、氢氧化镁还不到10%;卤系约占整个阻燃剂的80%。与国外阻燃剂以无机体系为主(占总体的50~60%),主要品种是氢氧化铝和氢氧化镁的现状比,结构还有待优化。  据专家介绍,阻燃剂种类繁多,可分为:有机阻燃剂和无机阻燃剂。具代表性的阻燃剂是氯系、溴系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁等。 
     有机阻燃剂有三大类,其特点各异。  
     一是氯系阻燃剂:以含氯量较高的氯化石蜡为主,其申主要是氯蜡-52和氯蜡-40。目前氯系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳定性、高含氯量方向发展,其代表产品是氯蜡-70,国外已经使用的全氯环戊癸烷和反应型氯系阻燃剂氯菌酸国内尚无工业化产品。 
     二是溴系阻燃剂:大多在200℃~300℃下分解,分解时通过捕捉高分子材料降解反应生成的自由基,延缓或终止燃烧的链反应,释放出的HBr是一种难燃气体,可以覆盖在材料的表面,起到阻隔表面可燃气体的作用。溴系阻燃剂的适用范围广泛,是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一,主要产品有十溴二苯醚、四澳双酚A、五溴甲苯和六溴环十二烷等。 
     三是磷系阻燃剂:也是一种阻燃性能良好的阻燃剂,在全球阻燃剂非卤化动向的驱使下,国外对此进行了大量的研究。有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。含磷无机阻燃剂主要产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。红磷的阻燃效果比磷酸酯类的阻燃效果更好。其用量也在增加。含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发。不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。   
    无机阻燃剂分解温度高,除了有阻燃效果外,还有抑制发烟和氯化氢生成的作用,目前国外工业发达国家无机阻燃剂消费量远远高于有机阻燃剂。主要使用的品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、三氧化二梯等。氢氧化铝是集阻燃、抑烟、填充三大功能于一身的阻燃剂,无毒、无腐蚀、稳定性好、高温下不产生有毒气体,且价格低廉,来源广泛。 
     氢氧化镁在340℃~490℃之间分解。热稳定性好,具有良好的阻燃及消烟效果,特别适宜于加工温度较高的聚烯烃塑料。氢氧化铝和氢氧化镁两者复合使用能相互补充,其阻燃性能比单独使用效果要好。   卤素阻燃剂的优点是用量少、阻燃效率高且适应性广,但其严重缺点是燃烧时生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体,危害很大。近几年开发无卤阻燃剂取代卤素阻燃剂已成为世界阻燃发展趋势。研究开发新型阻燃剂,降低材料燃烧时的烟量及有毒气体量,成为近年来阻燃领域中的重点研究课题之一。 
     目前采用的抑烟剂主要以金属氧化物、过渡金属氧化物为主,主要有硼酸锌、铝化合物(三氧化铝、铅酸铵)及其复配物、镁-锌复合物、二茂铁、氧化锡、氧化铜等。协同体系阻燃效果好、成本低,既可阻燃又可抑烟,还具有一些特殊功能,常用的协同体系主要是卤-磷、锑-磷、磷-氮等,达到提高阻燃性能的目的。红磷是主要的阻燃协效制之一,它对氢氧化铝、氮等阻燃体系都有协效作用。

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