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来自:临沂三森化工有限公司 发布日期:2017/8/27 浏览统计:352
跟着现代工业的不断开展,塑料、橡胶、组成纤维等高分子资料得到广泛的运用。但是,这些有机高分子化合物绝大多数都是可燃的,且焚烧时可发作很多丧命的有毒气体。为处理这一难题、进步组成资料的抗燃性,最有用的办法是参加阻燃剂。对此,以阻燃为意图阻燃剂研讨及资料阻燃技能近几年得到长足开展,至今日已成为国际工业体系的重要组成部分之一。本文将论述阻燃剂的现状运用和开展趋势。
一、阻燃剂开展的整体情况
早在19世纪初,人们已研发出了多种阻燃剂。跟着组成工业范畴的不断拓展及阻燃法规的不断完善,从六十年代开端,阻燃剂阅历了一个蓬勃开展的阶段。以美国为例,六十年代至今,其阻燃剂消耗量增加了三十倍左右。日本的阻燃剂工业起步较晚,但开展较快,1980年和1982年阻燃剂消费量为6万吨和7.3万吨,到1996年达15.4万吨,15年间增长了两倍多。西欧因为缺乏立法,约束了阻燃技能的开展,1988年以前的阻燃剂商场一向处于阻滞不前的情况。现在英、德等国已立法,西欧各国阻燃剂消费量敏捷上涨。比较之下,我国阻燃剂开发较晚,起步于五十年代,六、七十年代基本上处于阻滞情况,只研发了四溴乙烷三磷酸酯等少数产品。进入八十年代才开端飞速开展,85年产量为5KT,现在阻燃剂的总产量在10万吨左右。到现在为止,我国从事阻燃剂研发的单位已达50余家,研发的阻燃剂种类120余种。但在开发新产品方面有待于进一步进步,并且阻燃剂产品暂时还没构成竞赛的商业商场,这在某种程度上捆绑了阻燃剂的开展。但这种情况正在得到改进,不仅是公安部并且各类高校和科研所近几年来都投入了很大的力气进行阻燃剂方面的开发。现在我国已能出产无机系、磷系、溴系和氯系四大类阻燃剂。

二、各类阻燃剂的现状研讨
(一)卤素阻燃剂。
卤素阻燃剂在受热时分化发作卤化氢HX,HX经过两种机理起阻燃作用,即自由基机理:消耗高分子降解发作的自由基HO,使其浓度下降,然后推迟或中止焚烧的链反响;外表掩盖机理:卤化氢是一种难燃的气体,密度比空气大,能够在高分子资料外表构成屏障,使可燃性气体浓度下降,然后减慢焚烧速度乃至使火焰平息。一般卤素阻燃剂主要是溴系和氯系两大类。溴系阻燃剂因其用量少、热稳定性好和阻燃功率高而成为现在国际上产量最大的阻燃剂之一,而氯系虽与溴系同属卤系,但其阻燃功率比溴系差。近20年来氯系阻燃剂已逐步被溴系阻燃剂所代。尽管卤素阻燃剂仍是最重要的产品之一,相关产品研讨仍在进行,但因为它在焚烧时开释出有毒烟雾,构成二次损害,使人们去研讨新式阻燃剂——无卤阻燃剂。

(二)无机阻燃剂。

无机阻燃剂主要指一些金属的氢氧化物和氧化物的水合物,这些化合物受热分化吸收很多热,使聚合物外表温度下降,一起分化发作水蒸汽有蓄热和开释高分子外表气体浓度的作用。在非卤素阻燃剂中,无机阻燃剂是重要组成部分,它占阻燃剂商场上的很大比例,日本1998年商场需求量为74850吨,占悉数阻燃剂需求量的43%。现在,国内对无机阻燃剂的开发和运用较为广泛,已研发了包含水合氧化铝系、硼系、钼系、无机磷系及锌、镁与过渡金属氧化物等约19个种类,美国Alcan化学品公司开发的BAX1091FM系列和超细硼酸锌HcmetandZ系列在进步阻燃性和消烟性的一起也改进产品的加工功用和机械功用。值得一提的是,我国锑矿资源丰富且科研实力雄厚,这就为我国锑系阻燃剂的开发提供了广大的前景。

(三)磷系阻燃剂。
含磷化合物存在许多氧化态,它们的受热分化产品具有激烈的脱水作用,使所掩盖的聚合物外表炭化,构成炭膜,起到阻燃作用。磷系阻燃剂还有增塑功用,它可使阻燃剂完成无卤化。一般磷系包含无机磷系和有机磷系。无机磷系阻燃剂包含红磷、磷酸铵盐和聚磷酸铵;有机磷系阻燃剂包含磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯和膦盐等系列。

(四)胀大型阻燃剂(IFR)。
IFR是一种新式的阻燃体系,以磷和氮为有用阻燃组分不含卤素,也不用选用氧化锑为协效剂.含有这种阻燃剂的高聚物受热时,外表能生成一层均匀的炭质泡沫层,此层能隔热、隔氧、抑烟等,并能避免熔滴,因而具有杰出的阻燃功用。IFR体系一般是由酸源、碳源及气源组成。一般有混合型和单体型(三源同存于单一分子内)两种。从整体上来看,IFR体系还处于开发阶段,现有IFR体系遍及存在着增加量大,吸湿严的缺陷,还有待于进一步完善。为此人们做了很多的工作,有用地弥补了IFR使高分子资料运用功用下降的缺乏,所以有很大的开展前景。

三、新式阻燃剂的开发运用
(一)合金型阻燃剂的研讨。所谓合金型阻燃剂就是一种以红磷为根底配以多种改性助剂及资料、以分子链及靠界面融接而结合为一个分子集团,再以外表活性剂单分子层外包裹的微胶囊化产品。合金型阻燃剂主要是根据冶金上合金处理思维,经过技能处理,引进极性基团,将各种质料结合力较弱的松懈分子键进一步松懈化,使各种化合物彼此交叉、结合、环绕,成为一个集团分子。然后进一步粉碎到要求的粒度,最后再将外表活性剂包裹于集团粒子外表微胶囊化,进步与塑料的相容性,这种合金型阻燃剂开始运用于收回聚乙烯、聚丙烯和双拉聚丙烯打包带等阻燃剂制品上取得较好的作用。

(二)纸用阻燃剂的研讨。一般的纸张多是易燃品,在现实生活中有适当数量的火灾是由纸和包装资料引起的,为了消除火灾危险,许多国家拟定了各类防火安全法规,对纸和纸张阻燃功用的要求都在日积月累。阻燃剂一般有两类:一是以石棉、矿棉、玻璃纤维等无机纤维为主要成分出产的纸,另一类就是在纸浆中增加各类阻燃剂或经浸渍涂布制成具有阻燃作用的纸产品,现在后一类纸产品的开展较快。现在用于纸阻燃的主要是磷系阻燃剂、卤系阻燃剂、水合氧化铝阻燃剂、硼砂物阻燃剂。磷系阻燃剂用于纸阻燃的种类比较多,最早用于造纸工业的含磷阻燃剂是磷酸氢二铵,而现在运用遍及的是尽几年来开展起来的一种重要的高效阻燃剂聚磷酸铵(APP)。在许多磷系阻燃剂中一起含氮元素,含氮的化合物受热后会开释出氮、二氧化氮、氨等气体间隔氧的供给,完成阻燃增效和协同效应的意图。

四、新式阻燃剂的开展趋势
(一)开展高效型阻燃剂。现用的惯例阻燃剂,阻燃功率低,用量大,然后恶化了高聚物基材愿有的优异功用,增加高聚物焚烧或热解时生成的烟量及有毒气体量,增加资料的价格,并构成阻燃高聚物加工及收回方面的困难,因而寻求高效的阻燃剂体系是人们长期的方针。据专家们猜测,具有下述特征之一的阻燃体系有可能成为具有开展前景的未来高效阻燃剂:能按捺凝集相的氧化反响;具有催化阻燃作用;能发挥高效的气相阻燃作用;能生成有用的含炭层或其它阻燃元素的防护层。下面将简单介绍四类体系。第一类是催化阻燃体系:主要指那些在必定条件下能脱水生成强酸的化合物,它们可促进高聚物成炭然后使物质的焚烧热下降,资料的阻燃性大为改进,而焚烧产品仅仅无毒的水蒸气。第二类芳香族磺酸盐(酯),这类对聚碳酸酯(PC)极其有用,并且用量极少。第三类凝集相中增加自由基按捺剂,凝集相中的外表氧化关于聚合物的高温降解具有十分重要的作用。但大多数抗氧剂和自由基打扫剂在高聚物氧化裂解温度下对阻燃不很有用,有必要设计耐高温的抗氧体系。第四类是高效气相阻燃剂。有人以为:有些在气相中开释出HCl和HBr的阻燃体系,可能基本上仅仅发挥物理作用,但对反响的焚烧必定存在一些更有用的焚烧按捺剂,如羰基铁、四乙基铝、二氯二氧铬等,它们的阻燃功率至少比现在常用的SbCl3高出一个数量级。试验标明:比现有阻燃体系功率高出一、二个百分点的气相阻燃剂是能够找到的。

(二)开展无卤化趋势。卤素阻燃剂因其用量少、阻燃功率高且适应性广,已开展成为阻燃剂商场的主流产品,但它的发烟量大且开释出来的HX气体具有高腐蚀往往发作二次灾祸,可导致单纯由火所不能引起的电路体系开关和其它金属物件的腐蚀及人体呼吸道和其他器官的损害。近几年来美国、英国、挪威、澳大利亚等已拟定或公布法则对其某些制品进行焚烧毒性试验或约束某些制品的运用、对开释的酸性气体进行规则、取代卤素阻燃剂。开展无卤阻燃剂已成为国际阻燃范畴的趋势,美国Alcoa公司、Alcan化学公司、Lonza公司和Salenr公司不断推出新种类,如Zerogen、Halfree、Hydrass、Magnifin系列等,国内山东铝厂、江苏海水研讨所、大连理工大学等对此也进行了研讨开发,已研讨出阻燃功用好、粒经小、补强作用显着的无机阻燃剂。红磷因功用优越、无二次公害在无卤化趋势中得到很快开展,英国、日本开发研发的微胶囊化红磷已商品化,主要产品有英国Albright&Wilson公司的AMGARD CPC、AMGARD CRP系列,日本的RINRA系列。关于胀大型阻燃剂,美国、意大利等发达国家已商品化,但国内尚未商品化,其开发产品主要处于研发阶段。

(三)抑烟化和无毒气体化趋势。发烟是聚合物焚烧的基本特征,据统计,火灾中发作的死亡事故80%是因为修建构件、装饰资料等物质热解和焚烧所开释的烟和有毒气体窒息构成的。为此,国际各国都对塑料焚烧时的发烟量和有毒气体浓度拟定了严厉的法规约束,抑烟化和无毒化已被列为阻燃技能的重点研讨之一。现在选用的途径有两个:一是选用本身生烟量较小的聚合物;二是参加抑烟剂使资料的生烟量下降。后着关于前者而言简便易行,经济实用。现在选用的抑烟剂主要以金属氧化物、过渡金属氧化物为主。主要产品有美国Borax公司的Firebrake硼酸锌系列、XP系列、Climax公司的Moly FR钼酸盐系列。我国的一些研讨所也对此进行了研讨,开发的复合阻燃抑烟剂FZY系列已经上市。但现在对抑烟剂的研讨还存在许多未处理的问题,对有些聚合物资料的抑烟缺乏有用实用的抑烟剂。综上所述,美国、日本等发达国家阻燃剂工业开展很快,新的阻燃剂种类层出不穷。在我国,阻燃剂是一个重生的工业,与发达国家比较,还有必定的距离。一方面是因为人们对阻燃的知道和法规短缺,另一方面是我国在消防,尤其是阻燃方面投入的资金有限,这在必定程度上制约了阻燃技能的开展。

现在,这种情况正在改进,不仅是消防部门并且各类高校和研讨所都投入了必定的科研力气进行阻燃剂方面的研讨,并取得了必定的成果。跟着国民经济的开展,各项阻燃法规的树立和健全,我国阻燃剂商场开展前景将非常广大。
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