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各類阻燃劑的特點、應用領域及發展方向 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2014-08-13 10:12:56 瀏覽次數: |
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(中國粉體技術網/遠志)塑料愈來愈廣泛地應用于生產和生活的各個領域,但與此同時,由于塑料的可燃性引起的火災也帶來了人員傷亡和經濟損失。因此,從60年代起,一些發達國家即開始生產和應用阻燃塑料。70年代,國外阻燃劑的消費量和品種快速增長,年增長率為6%~8%。目前,阻燃劑的消費量已躍居塑料助劑第二位,成為僅次于增塑劑的大品種。美國商業通訊公司(BCC)預計,阻燃劑的年增長率為5.2%。
我國阻燃料學的研究起步較晚,1985年國內的阻燃劑品種只有40多種。產量約為5000噸,僅為美國阻燃劑年產量的十分之一;但到1998年,國內阻燃劑的年產量已達7萬多噸,2000年需求量達9萬多噸。
我國的阻燃劑中氯系占69%,無機體系僅占阻燃劑的17%左右,其中有一半為二氧化二銻,而氫氧化鋁、氫氧化鎂還不到10%,鹵系約占整個阻燃劑的80%,而目前國外的阻燃劑以無機體系為主,占總體的50%~60%,主要品種是氫氧化鋁和氫氧化鎂。
各種阻燃劑的特點及應用:
阻燃劑種類繁多,可分為:有機阻燃劑和無機阻燃劑。具代表性的阻燃劑是氯系、澳系、磷系及氫氧化鋁、氫氧化鎂等。
氯系阻燃劑以含氯量較高的氯化石蠟為主,其申主要是氯蠟-52和氯蠟-40。目前氯系阻燃劑正朝著無污染、高純度、高熱穩定性、高含氯量方向發展,其代表產品是氯蠟-70。國外已經使用的全氯環戊癸烷和反應型氯系阻燃劑氯菌酸,國內尚無工業化產品。
溴系阻燃劑大多在200℃~300℃下分解,分解時通過捕捉高分子材料降解反應生成的自由基,延緩或終止燃燒的鏈反應,釋放出的HBr是一種難燃氣體,可以覆蓋在材料的表面,起到阻隔表面可燃氣體的作用。
溴系阻燃劑的適用范圍廣泛,是目前世界上產量最大的有機阻燃劑之一,主要產品有十溴二苯醚、四澳雙酚A、五溴甲苯和六溴環十二烷等。
磷系阻燃劑也是一種阻燃性能良好的阻燃劑,在全球阻燃劑非鹵化動向的驅使下,國外對此進行了大量的研究。有機磷系阻燃劑主要產品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯類的特點是具有阻燃與增塑雙重功能。含磷無機阻燃劑主要產品有紅磷阻燃劑、磷酸銨鹽、聚磷酸銨等。紅磷的阻燃效果比磷酸酯類的阻燃效果更好。其用量也在增加。含磷無機阻燃劑因其熱穩定性好、不揮發。不產生腐蝕性氣體、效果持久、毒性低等優點而獲得廣泛的應用。
無機阻燃劑分解溫度高,除了有阻燃效果外,還有抑制發煙和氯化氫生成的作用,目前國外工業發達國家無機阻燃劑消費量遠遠高于有機阻燃劑。主要使用的品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、三氧化二梯等。
氫氧化鋁是集阻燃、抑煙、填充三大功能于一身的阻燃劑,無毒、無腐蝕、穩定性好、高溫下不產生有毒氣體,且價格低廉,來源廣泛。
氫氧化鎂在340℃~490℃之間分解。熱穩定性好,具有良好的阻燃及消煙效果,特別適宜于加工溫度較高的聚烯烴塑料。氫氧化鋁和氫氧化鎂兩者復合使用能相互補充,其阻燃性能比單獨使用效果要好。
鹵素阻燃劑的優點是用量少、阻燃效率高且適應性廣,但其嚴重缺點是燃燒時生成大量的煙和有毒且具腐蝕性的氣體,危害很大。近幾年,開發無鹵阻燃劑取代鹵素阻燃劑已成為世界阻燃發展趨勢。研究開發新型阻燃劑,降低材料燃燒時的煙量及有毒氣體量,成為近年來阻燃領域中的重點研究課題之一。
目前采用的抑煙劑主要以金屬氧化物、過渡金屬氧化物為主,主要有硼酸鋅、鋁化合物(三氧化鋁、鉛酸銨)及其復配物、鎂-鋅復合物、二茂鐵、氧化錫、氧化銅等。協同體系阻燃效果好、成本低,既可阻燃又可抑煙,還具有一些特殊功能,常用的協同體系主要是鹵-磷、銻-磷、磷-氮等,達到提高阻燃性能的目的。紅磷是主要的阻燃協效制之一,它對氫氧化鋁、氮等阻燃體系都有協效作用。
我國阻燃劑研究起步較晚,雖已取得了長足的發展,但是與先進國家比起來,在產量和品種結構上都還有一定的差距。目前,國內的研究和發展的重點集中在無機阻燃劑、紅磷微膠囊化、膨脹型阻燃劑等領域,并取得了一定的成果。無鹵、高效、低煙、低毒新型阻燃劑是當今阻燃劑的發展方向。
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