阻燃剂基本知识.ppt

2、磷系阻燃剂磷系阻燃剂的阻燃机理为促使塑料初期分解时的脱水和炭化，这一脱水炭化过程必须依赖塑料本身的含氧基团。此阻燃剂对本身结构中含氧的塑料阻燃效果好，而对于不含氧的PE、PP等塑料，单独使用效果不好，应与氢氧化铝和氢氧化镁一起协同使用，才会有良好的阻燃效果。磷系阻燃剂包括无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂。无机磷系阻燃剂：红磷、磷酸酯、磷酸铵盐、多磷酸盐及聚磷酸铵等。有机磷系阻燃剂：磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。第31页,共42页，星期六，2024年，5月（1）无机磷系阻燃剂阻燃机理：燃烧时生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等，覆盖于树脂表面，可促进塑料表面炭化成炭膜；聚偏磷酸则呈黏稠状液态覆盖于塑料表面。这种固态或液态膜能阻止自由基逸出，又能隔绝氧气。磷系与氮系、卤系及金属氢氧化物等阻燃剂都有协同作用，并用可产生协同阻燃和消烟效果。无机磷系阻燃剂的耐水性差，与聚烯烃的相容性差，致使制品的力学性能下降，所以在聚烯烃中用量少。第32页,共42页，星期六，2024年，5月红磷红色至紫红色粉末，因仅含有磷元素，所以比其他磷化物阻燃效率高。如7.5%红磷填充PA的氧指数可达35%，而加入15%磷酸酯阻燃剂的PA氧指数仅为28%。红磷的缺点为与树脂的相容性差、易吸湿、颜色太深。红磷进行微囊化处理后，与树脂的相容性提高，吸湿性降低，但需防止红磷与氧及水接触而生成剧毒的磷化氢，必须加入磷化氢捕捉剂。第33页,共42页，星期六，2024年，5月聚磷酸铵（APP）白色粉末，随聚合度增大而吸水性降低。APP在250oC以上分解，释放出水和氨，并生成磷酸，阻燃机理为吸热降温和稀释可燃气体。APP由于分子内含有磷和氮，具有很好的协同作用，阻燃效果很好。第34页,共42页，星期六，2024年，5月（2）有机磷系阻燃剂有机磷系阻燃剂与树脂的相容性好，可保持树脂的透明性；缺点为热稳定性差、易水解、渗出性大等。优点为阻燃和增塑双功能，阻燃无卤化。由于有机磷系阻燃剂大多为油状，与粒状树脂不易混合，因此常用于热固性不饱和聚酯、聚氨酯、软PVC、PVC糊树脂及纤维素树脂等。第35页,共42页，星期六，2024年，5月3、金属氧化物最常用Sb2O3（ATO），单独使用时，没有什么阻燃效果。与卤化物等其他阻燃剂并用，具有优良的阻燃效果和抑烟效果，因此可以用作卤类阻燃剂的阻燃协效剂。Sb2O3的粒度越细，阻燃效果越好，加入量越小。由于Sb2O3的价格太高，近年来开发了其代用品，具体品种有硼酸锌、氧化锌、氧化铁、氧化锡等。第36页,共42页，星期六，2024年，5月4、硼化合物作为阻燃剂使用的无机硼化合物主要是硼酸锌和硼酸钡，与Sb2O3一样，它们和卤化物有协同作用，其效果虽不及Sb2O3，但价格为Sb2O3的1/3左右，所以用量稳步增长，主要用于PVC和不饱和聚酯。第37页,共42页，星期六，2024年，5月5、氮系阻燃剂又称为三嗪系阻燃剂，主要为三聚氰胺及其衍生物。它具有多重反应功能，稳定性、耐久性和耐候性优异，无卤、低烟、光稳定性，阻燃效果好，同时价廉。缺点为加入氮系阻燃剂的复合体系加工性不好，与树脂分散性差。常用品种有三聚氰胺、三聚氰胺脲氰酸盐（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。第38页,共42页，星期六，2024年，5月6、膨胀型阻燃剂膨胀型阻燃剂不是单一的阻燃剂品种，是以氮、磷、碳为主要成分的无卤复合阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂，其体系内自身具有内协同作用。由于此类阻燃剂在受热时发泡膨胀，所以成为膨胀型阻燃剂。膨胀型阻燃剂基本克服了传统阻燃技术中的缺点，有如下优点：高阻燃性、无熔滴行为，对长时间或重复暴露在火焰中有较好的抵抗性；无卤、无氧化锑；低烟、少毒、无腐蚀性气体产生。第39页,共42页，星期六，2024年，5月膨胀型阻燃剂由三个部分组成：酸源（脱水剂）、炭源（成炭剂）、气源（发泡源）。1、酸源一般为无机酸或无机酸化合物，可与树脂作用，促进炭化物的生成。品种：磷酸、硫酸、硼酸、磷酸铵盐、磷酸酯、磷酸盐及聚磷酸铵等，以聚磷酸铵最为常用。2、炭源主要为一些含碳量较高的多羟基化合物或碳水化合物，如树脂本身、淀粉、季戊四醇及其二聚体和三聚体等。3、气源为含氮类化合物如铵类和酰胺类，具体有尿素、三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、聚氨酯、聚脲树脂等。氮化合物除起发泡作用外，对炭化层的形成也有促进作用。第40页,共42页，星期六，2024年，5月膨胀型阻燃剂的阻燃过程1、在较低温度时，由酸源放出能与多元醇反应且可作为