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阻燃剂分类及经典介绍

阻燃剂,赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂,主要是针对高分子材料的阻燃设计的,常见的阻燃剂有无机阻燃剂、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和氮系阻燃剂。

一、卤系阻燃剂

卤系阻燃剂作为有机阻燃剂的一个重要品种,是最早使用的一类阻燃剂。由于其价格低廉、稳定性好、添加量少、与合成树脂材料的相容性好,而且能保持阻燃剂制品原有的理化性能,是目前世界上产量和使用量最大的有机阻燃剂。

表1:部分卤素阻燃剂

品种

特点

用途

十溴联苯醚(DBD-PO

白色粉末,理论溴含量83.3%,熔点>300℃,不溶于水,甲醇、丙酮等多种溶剂,微溶于甲苯

主要用于POPSABSPET、聚苯醚、PA不饱和聚酯、酚醛塑料等制品。

四溴双酚ATBB-PA

白色粉末,溴含量58.7%,熔点181℃,不溶于水,可溶于丙酮、甲醇、乙醇和冰醋酸等有机溶剂

作为反应型添加剂主要用于PC、环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯等;作为添加型阻燃剂还可以用于PSABS等,可同Sb2O3配合使用,以提高阻燃性。

四溴双酚A双(2.3-二溴丙基)醚(八溴醚)

白色或淡黄色粉末添加型阻燃剂,熔点85-105℃,溴含量67.77%,分解温度270℃,不溶于水、乙醇、甲醇、可溶于苯、丙酮

主要用于PPPSAS树脂,也可以用于PP纤维、PET纤维及橡胶的阻燃。

聚(2,6-二溴亚苯基醚)PO-64PFM-935

浅棕色粉末,含溴量64%,软化点210-240℃,分解温度330℃,本品溶于四氢呋喃、氯仿、不溶于水、丙酮和乙醇

主要用于PBTPETHIPSPAABS、聚醚等制品的阻燃,尤其是结晶型聚合物中,加工性、阻燃性、电绝缘性均好

1,2双(2,4,6-三溴苯氧基)乙烷(BTPE

为添加型阻燃剂,白色结晶粉末,熔点223-225℃,溴含量69.7%,溶于对二甲苯及二氯乙烷,室温下不溶于水、甲丙酮、苯等

主要用于PSPOABS PSUPESPU等阻燃,特别适合用于浅色或艳色制品对加工过程中释放出微量酸性气体敏感

2,4,6-三溴苯基烯丙基醚(TBP-AE

反应型阻燃剂,为白色或灰白色粉末,溴含量64%

推荐用于PS泡沫塑料,与六溴环十二烷并用时,作为协效剂。

四溴邻苯二甲酸酐(TBPA

白色粉末,溴含量68.9%

既可作反应型阻燃剂也可作添加型阻燃剂,常用于制备不饱和聚酯。

12双(四溴领苯二甲酰亚胺)乙烷(BTPAE

BT-93为淡黄色粉末,BT-93W为白色粉末,溴含量67.18%,熔点450-455℃,在水、丙酮、甲醇、甲苯中溶解度均小于0.1%

为添加型阻燃剂,主要用于PBTHIPSABSPEPPEP及各类弹性体。

氯化石蜡

树脂状白色粉末,氯含量68-72%,软化点95-120℃,溶于矿物油,芳烃、乙醚、氯代烃、酮、酯等。为添加型阻燃剂,具有较好的持久阻燃性,挥发性低,具有防潮及抗静电作用,并能提高树脂成型的流动性,改性制品光泽

主要用于PEPSPMMA、合成橡胶和纺织品的阻燃,也可用于防火涂料。

双(六氯环戊二烯)环辛烷

白色结晶流散性固体,氯含量65.1%,熔点350

主要用于氯丁橡胶、天然橡胶、硅橡胶、环氧树脂、PA、酚醛树脂、不饱和聚酯、ABSHIPSPBTPEPP、及PUR

六氯环戊二烯

浅黄色油状液体,工业含氯量76-79%,熔点236-238℃,不溶于水,可溶于乙醚、四氯化碳等

为反应型阻燃剂,用于聚氨酯聚酯树脂的阻燃剂

氯茵酸酐(HET

白色结晶,常温下挥发性很低,熔点240-245℃,氯含量57.36℃,可溶于苯、乙烷、丙酮等

主要作为反应型阻燃剂,可用于PET及聚氨酯的阻燃,也可以用于环氧树脂的固化剂。



二、磷系阻燃剂

磷系阻燃剂包括无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂。无机阻燃剂主要包括:红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸铵盐、磷酸盐及聚磷酸盐等;有机磷系阻燃剂主要包括:磷酸酯、磷杂菲(DOPO),磷腈化合物、有机次膦酸以及有机次膦酸盐等。

表2 部分磷系阻燃剂

品种

特点

用途

磷酸三(β-氯乙基)

无色至浅色黄色油状透明液体,氯含量37.2%,磷含量10.8%,着火点285℃,溶于醇、酮、酯、醚、甲苯、苯等有机溶剂,不溶于脂肪烃,微溶于水,可改善耐水性、耐酸性、耐寒性,抗静电性,是卤代磷酸酯阻燃剂,分子内含有卤磷两种阻燃元素,具有协同作用,阻燃效果十分明显

广泛用于不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯,酚醛树脂,乙酸纤维素等

磷酸三丁酯(TBP

无色液体,磷含量11.63%

适用于PVC聚氨酯泡沫塑料,CACAB

磷酸三苯酯(TPP

白色针状结晶,磷含量9.49%,凝固点49.2

适用于纤维素、乙烯树脂及橡胶等

甲基磷酸二甲酯(DMMP

为低粘度无色或淡黄色透明液体,磷含量25%,分解温度高于180℃,能与水及多种有机溶剂互溶

作为添加型阻燃剂,广泛应用于聚氨酯泡沫塑料,不饱和聚酯及环氧树脂

微胶囊化红磷(无机)

外观为暗紫色粉末,红磷含量85%,自然点300-350

主要用于PEPPEVAPCPAPBTPET及环氧、酚醛、不饱和聚酯等,特别适用于少量阻燃剂即可满足要求的制品。

聚磷酸铵(APP)(无机)

为白色粉末,P2O5的含量》655,氮含量》12%,分解温度》250

可用于阻燃塑料、纤维、橡胶、纸张、木材等。作为酸源和碳源及气源并用,可组成膨胀型阻燃剂。

亚磷酸三苯酯

一种性能优良的辅助抗氧剂,添加型阻燃增塑剂及塑料制品防老剂

广泛用于各种聚烯烃、聚酯、ABS树脂、环氧树脂制品中


三、氮系阻燃剂

常用品种有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)等,往往需加入协同剂,用于PA、PU、PO、PET、PS、PVC等树脂中。氮/磷为最常用的协同阻燃体系

三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)(三聚氰胺)

三聚氰胺氰尿酸盐是一种含氮的无卤环保型阻燃剂,能使阻燃材料达到 UL94 V-0 ,特别适合于不加填料的PA6和PA66, 属于氮系列阻燃剂,具有粉末状和颗粒状两种形式。当用该产品阻燃的聚酰胺泡沫燃烧时,形成的碳泡沫层对聚合物起保护作用,绝热隔氧。


图:MCA阻燃剂(源于青岛欧普瑞)

四、无机阻燃剂

无机阻燃剂(inorganic flame retardnat)是耐高温溶液加入超微无机金属氧化物精细加工而组成。无机阻燃剂主要是把具有本质阻燃性的无机元素以单质或化合物的形式添加到被阻燃的基材中,以物理分散状态与高聚物充分混合,在气相或凝聚相通过化学或物理变化起到阻燃作用。

1.三氧化二锑

属于添加型阻燃剂,常与其他阻燃剂、消烟剂并用,各组分间可产生协同效应。三氧化二锑在燃烧初期,首先是熔融,在材料表面形成保护膜隔绝空气,通过内部吸热反应,降低燃烧温度。在高温状态下三氧化二锑被气化,稀释了空气中氧浓度,从而起到阻燃作用。

2.氢氧化铝(ATH)

氢氧化铝是无机氢氧化物销售最多的阻燃剂,主要用于加工温度在200℃以下的人造橡胶、热固性树脂及热塑性塑料。氢氧化铝阻燃的塑料在火焰中发烟性较小是一个突出的优点。

3.氢氧化镁(MDH)

氢氧化镁是一种热稳定性更好的无机阻燃剂,超过300℃仍然稳定,广泛用于许多人造橡胶、树脂、包括工程塑料及其他在高温加工下的树脂。在聚合物体系中起到阻燃,消烟的作用。与ATH复合使用,互为补充,其阻燃效果比单独使用更好。








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