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无卤阻燃技术的发展

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-12-07 13:36:00

卤系阻燃剂是目前产量最大的有机阻燃剂之一。全球电子电器产品所用的阻燃剂,约有 80%为溴系阻燃剂 (BFR)。卤系阻燃剂的优点明显,它能满足各种高聚物加工工艺及阻燃产品的使用要求,工艺成熟,价格相对低廉。

 

然而,卤系阻燃剂的缺点也非常突出:以其添加的高聚物在燃烧时会产生大量的烟、有毒气体以及腐蚀性气体。在上世纪80 年代后期,就有学者发现多溴二苯醚 (PBDPO) 及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中含有多溴二苯并二恶英 (PBDD) 及多溴二苯并呋喃 (PBDF) ,近年又证实了个别BFR 本身对环境和人类健康存在潜在的危害性。

 

针对卤系阻燃剂存在的缺陷,各国也相继出台各项法律法规。西欧、北美和日本等工业发达国家和地区都先后颁发并实施了限制含卤阻燃剂使用的禁令。例如,在电线电缆塑料包层中,美、英、意、德、法、和加拿大等国家都已明令禁止使用卤素阻燃剂。

 

2003 年 2 月,欧盟颁布了 RoHs 和 WEEE 两个指令,前者是关于在电子电气设备中限制和禁止使用某些有毒、有害物质和元素的指令,后者是关于回收废弃电子电气设备的指令。这两个指令于 2004 年 8 月转换成欧盟 15 个成员国的法律(法规)。

 

西欧即将在建材等行业实行新的阻燃分类方法和测试标准,中国也已报批建筑材料及制品燃烧性能等级的国家标准,此标准与上述的西欧新标准具有共同的特点,即在评价材料阻燃性能上,强调了释热速率、火灾发展速率、生烟性及燃烧产物的腐蚀性和毒性等,为了通过这类新标准,传统的卤系阻燃材料将显得无能为力。

 

无卤阻燃体系的开发成为热点,在无卤阻燃剂的开发过程中,如何在保持高效阻燃性的同时达到低毒、低烟效果是研究重要方向。

 

目前研究得比较多的无卤阻燃剂主要包括无机阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-氮阻燃剂和有机硅阻燃剂等。

 

无机阻燃剂主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化钼、钼酸氨、硼酸锌、氧化锌、氧化锆、氢氧化锆等,其中以氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑应用最为广泛,尤其是氢氧化铝、氢氧化镁不仅可以起到阻燃作用,而且可以起到填充作用。它们具有热稳定好、高效、抑烟、阻滴、填充安全、对环境基本无污染等特点,在无卤阻燃材料中得到广泛的应用。

 

磷系阻燃剂是阻燃剂中最重要的一种,磷系阻燃剂的阻燃机理为:一方面阻燃剂受热分解产生磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸,这些含磷酸具有强烈的脱水性,可使聚合物表面脱水炭化,而单质碳不会发生产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧,所以具有阻燃作用;另一方面阻燃剂受热产生 PO·自由基,可大量吸收 H·、HO·自由基,从而中断燃烧反应。用于高分子材料的磷系阻燃剂主要有磷酸酯、膦酸酯和氧化膦等。

 

氮系阻燃剂有挥发性极小、无毒、与聚合物相容性好、分解温度高,适合加工等优点,成为很受欢迎的一类阻燃剂。最常用的氮系阻燃剂是三聚氰胺,三聚氰胺单独使用效果并不太好,需和其它阻燃剂复合使用,最常见的是和聚磷酸胺、季戊四醇复配使用。

 

目前,国内外先后合成了一些新型的氮系阻燃剂,如美国和日本在 20 世纪 70 年代开发出的 MCA 就是利用三聚氰胺和氰尿酸反应制得的。国内以三聚氯氰为原料,分别选取不同的有机胺、醇胺作取代试剂,合成出三嗪衍生物。

 

磷-氮阻燃剂一般也称为膨胀阻燃剂,由 P、N、C 为主要核心成分的复合阻燃剂 (或单体阻燃剂) ,可用于多种易燃聚合物的阻燃。用 IFR 处理的聚合物燃烧时,聚合物表面形成一层均匀的炭质泡沫层,该层在凝聚相中起到隔热、隔氧、抑烟和防止熔滴的作用,且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。

 

有机硅系阻燃剂是一种新型环境友好型阻燃剂,也是一种成炭型抑烟剂。它在赋予高聚物优异阻燃抑烟性能的同时,还能改善材料的加工性能及提高材料的机械强度,特别是低温冲击强度。

 

目前市场上提供的有机硅系阻燃剂主要有美国通用电器公司生产的SFR-100,可与多种协同剂如硬脂酸盐、多磷酸胺与季戊四醇混合物、氢氧化铝等并用,目前已用于阻燃聚烯烃,低用量即可满足一般阻燃要求, 高用量可赋予基材优异的阻燃性和抑烟性。

 

无卤阻燃剂未来的发展方向主要集中在以下几个方面:1.无机阻燃剂的超细化处理;2.不同阻燃剂之间的协同效应;3.无机阻燃剂的多功能化;4.有机阻燃剂的高分子量化;5.新型、高效、环保阻燃剂的开发。

 

 

 

广东聚石化学股份有限公司是一家改性塑料生产企业,拥有无卤环保阻燃热塑性塑料、无卤阻燃工程塑料、无卤阻燃聚氨酯弹性体材料和阻燃母粒等4大系列30多个品种100多个牌号的产品。

产品均通过ISO/TS16949质量管理体系认证、通过美国UL认证,符合欧盟委员会RoHs标准。广泛应用于灯饰、家电、通讯、电子电器、建材、电线电缆等多种行业。大型生产企业如美的、格兰仕等都是聚石化学改性塑料的采购商。

 

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