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阻燃剂的未来发展方向

时代的发展和社会的进步对阻燃剂提出了新的要求,新一代阻燃制的开发应更多注重环保,朝着低烟、无毒、无卤方向发晨。阻燃剂不仅能够阻燃,而且更应抑制燃烧产生的烟雾,还要求无毒、无致癌性、无环境污染性。

(1)无卤化是重要发展方向

卤系阻燃剂的阻燃高效率及其与聚合物的良好相容性是众所公认的,但燃烧时释放的卤化氢不但有毒害而且有腐蚀性,这也是致命的缺点。无卤化是人类追求的最终目标,发达国家已基本淘汰了燃烧时产生烟雾的氯系阻燃剂。因此,阻燃剂的发展方向不只要无卤、无害,且要低磷、抑烟。 。

(2)磷系阻燃剂的发展是高效、无毒、低烟、稳定

磷系无机阻燃剂由于热稳定性好、不产生腐蚀性气体、效果持久、低毒等优点而受到青睐。但因有机磷阻燃剂挥发性大、发烟量和毒性较高、水解稳定性和热稳定性较差,需要克服这些缺点。Albright&wilson公司的阻燃剂Antiblaze:1045,为高分子量有机磷化合物,挥发性小、磷含量高,添加少量就可达UL94 V-0级。Antiblaze N系列阻燃剂是环状有机磷酸酯,溶于水,蒸气压低、热稳定性好。聚磷酸铵(APP)是一种环保型高效无卤阻燃剂。E:xolit AP是以聚磷酸铵为主体的膨胀型阻燃剂;Exo—lit OP是以无卤有机磷为主体的阻燃剂,多为液态;Exolit RP是以红磷为主体的阻燃剂。它们共同的特点是阻燃效率高、发烟量很低、相容性好、性能/价格比较高。

(3)通过协同效应增强阻燃剂的性能

所谓协同效应就是将2种或2种以上的助剂混合使用,其效能往往比单独使用更佳。尽管协同效应的作用机理还未完全明确,但利用协同效应制备阻燃剂却方兴未艾,很可能成为未来阻燃剂发展的重要方向。

氧化锑/卤素是最重要的协效体系,新近研究表明,硼酸锌可部分或全部代替紧缺的三氧化二锑,能与三水合氧化铝(ATH)组成不含Sb2O3的共混物,可获得最佳的消烟性能。硼酸锌(ZB)与磷化物配合可成为无卤阻燃剂,例如10份ZB+磷酸三苯酯或10份ZB+2份二甲基硅烷或ZB/红磷+ATH,都可达到UL94 V—O级。

溴/磷具有很好的协效作用。美国FMC公司开发的溴化芳香族磷酸酯Reoflam-PB-460是唯一的在同一分子含有溴和磷的阻燃剂,完全无需使用氧化锑。

氯系阻燃剂(环脂族)与氢氧化镁按4:1(质量)混合时则有明显的协效性,添加量25 %时氧指数最高。若使用氢氧化铝而不用氢氧化镁,则无协同效应。

红磷/酚醛树脂、磷系/氮系都有协同作用。已开发成功了磷/氮高分子阻燃剂,其特点是阻燃作用主要发生在凝聚相,不产生有毒气体,属于膨胀型阻燃剂;因相对分子质量高,受热时不滴落,耐热性优异;溶于水,水溶液无色、无味、无毒。

(4)抑烟占有举足轻重的地位

在火灾的死亡事故中,80%左右是因有毒的烟雾窒息所造成,抑烟之重要性不言而喻。含卤聚合物和卤素阻燃剂以及锑化物是主要的发烟源,添加抑烟剂是解决发烟的重要措施,而钼化物是最好的抑烟剂。发展低烟无毒的阻燃剂迫在眉睫。

由于钼化物价格很贵,采用硼酸锌、二茂铁、氢氧化铝、硅化合物与少量钼化合物复配,则是解决抑烟问题的客观途径。

(5)无机阻燃剂表面处理和超细化

无机阻燃剂表面处理技术、超细化等已成为当今阻燃技术开发的重点,理论和实验表明,阻燃剂粒径减小,有利于减少阻燃剂用量。红磷微胶囊化是近年来世界上发展起来的先进技术,它不仅可使其用量由原来的30%~50%减小到10%,同时,阻燃效果和胶粘剂的性能都有所提高。纳米级Sb2O3、Mg(OH)2和Al(OH)3的应用研究也是另一个发展重点。


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