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無鹵阻燃技術的發展

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2017-12-07 13:36:00

鹵系阻燃劑是目前產量最大的有機阻燃劑之一。全球電子電器產品所用的阻燃劑,約有 80%為溴系阻燃劑 (BFR)。鹵系阻燃劑的優點明顯,它能滿足各種高聚物加工工藝及阻燃產品的使用要求,工藝成熟,價格相對低廉。

 

然而,鹵系阻燃劑的缺點也非常突出:以其添加的高聚物在燃燒時會產生大量的煙、有毒氣體以及腐蝕性氣體。在上世紀80 年代后期,就有學者發現多溴二苯醚 (PBDPO) 及其阻燃的高聚物的熱裂解和燃燒產物中含有多溴二苯并二惡英 (PBDD) 及多溴二苯并呋喃 (PBDF) ,近年又證實了個別BFR 本身對環境和人類健康存在潛在的危害性。

 

針對鹵系阻燃劑存在的缺陷,各國也相繼出臺各項法律法規。西歐、北美和日本等工業發達國家和地區都先后頒發并實施了限制含鹵阻燃劑使用的禁令。例如,在電線電纜塑料包層中,美、英、意、德、法、和加拿大等國家都已明令禁止使用鹵素阻燃劑。

 

2003 年 2 月,歐盟頒布了 RoHs 和 WEEE 兩個指令,前者是關于在電子電氣設備中限制和禁止使用某些有毒、有害物質和元素的指令,后者是關于回收廢棄電子電氣設備的指令。這兩個指令于 2004 年 8 月轉換成歐盟 15 個成員國的法律(法規)。

 

西歐即將在建材等行業實行新的阻燃分類方法和測試標準,中國也已報批建筑材料及制品燃燒性能等級的國家標準,此標準與上述的西歐新標準具有共同的特點,即在評價材料阻燃性能上,強調了釋熱速率、火災發展速率、生煙性及燃燒產物的腐蝕性和毒性等,為了通過這類新標準,傳統的鹵系阻燃材料將顯得無能為力。

 

無鹵阻燃體系的開發成為熱點,在無鹵阻燃劑的開發過程中,如何在保持高效阻燃性的同時達到低毒、低煙效果是研究重要方向。

 

目前研究得比較多的無鹵阻燃劑主要包括無機阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、磷-氮阻燃劑和有機硅阻燃劑等。

 

無機阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻、氧化鉬、鉬酸氨、硼酸鋅、氧化鋅、氧化鋯、氫氧化鋯等,其中以氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻應用最為廣泛,尤其是氫氧化鋁、氫氧化鎂不僅可以起到阻燃作用,而且可以起到填充作用。它們具有熱穩定好、高效、抑煙、阻滴、填充安全、對環境基本無污染等特點,在無鹵阻燃材料中得到廣泛的應用。

 

磷系阻燃劑是阻燃劑中最重要的一種,磷系阻燃劑的阻燃機理為:一方面阻燃劑受熱分解產生磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸,這些含磷酸具有強烈的脫水性,可使聚合物表面脫水炭化,而單質碳不會發生產生火焰的蒸發燃燒和分解燃燒,所以具有阻燃作用;另一方面阻燃劑受熱產生 PO·自由基,可大量吸收 H·、HO·自由基,從而中斷燃燒反應。用于高分子材料的磷系阻燃劑主要有磷酸酯、膦酸酯和氧化膦等。

 

氮系阻燃劑有揮發性極小、無毒、與聚合物相容性好、分解溫度高,適合加工等優點,成為很受歡迎的一類阻燃劑。最常用的氮系阻燃劑是三聚氰胺,三聚氰胺單獨使用效果并不太好,需和其它阻燃劑復合使用,最常見的是和聚磷酸胺、季戊四醇復配使用。

 

目前,國內外先后合成了一些新型的氮系阻燃劑,如美國和日本在 20 世紀 70 年代開發出的 MCA 就是利用三聚氰胺和氰尿酸反應制得的。國內以三聚氯氰為原料,分別選取不同的有機胺、醇胺作取代試劑,合成出三嗪衍生物。

 

磷-氮阻燃劑一般也稱為膨脹阻燃劑,由 P、N、C 為主要核心成分的復合阻燃劑 (或單體阻燃劑) ,可用于多種易燃聚合物的阻燃。用 IFR 處理的聚合物燃燒時,聚合物表面形成一層均勻的炭質泡沫層,該層在凝聚相中起到隔熱、隔氧、抑煙和防止熔滴的作用,且低煙、低毒、無腐蝕性氣體產生。

 

有機硅系阻燃劑是一種新型環境友好型阻燃劑,也是一種成炭型抑煙劑。它在賦予高聚物優異阻燃抑煙性能的同時,還能改善材料的加工性能及提高材料的機械強度,特別是低溫沖擊強度。

 

目前市場上提供的有機硅系阻燃劑主要有美國通用電器公司生產的SFR-100,可與多種協同劑如硬脂酸鹽、多磷酸胺與季戊四醇混合物、氫氧化鋁等并用,目前已用于阻燃聚烯烴,低用量即可滿足一般阻燃要求, 高用量可賦予基材優異的阻燃性和抑煙性。

 

無鹵阻燃劑未來的發展方向主要集中在以下幾個方面:1.無機阻燃劑的超細化處理;2.不同阻燃劑之間的協同效應;3.無機阻燃劑的多功能化;4.有機阻燃劑的高分子量化;5.新型、高效、環保阻燃劑的開發。

 

 

 

廣東聚石化學股份有限公司是一家改性塑料生產企業,擁有無鹵環保阻燃熱塑性塑料、無鹵阻燃工程塑料、無鹵阻燃聚氨酯彈性體材料和阻燃母粒等4大系列30多個品種100多個牌號的產品。

產品均通過ISO/TS16949質量管理體系認證、通過美國UL認證,符合歐盟委員會RoHs標準。廣泛應用于燈飾、家電、通訊、電子電器、建材、電線電纜等多種行業。大型生產企業如美的、格蘭仕等都是聚石化學改性塑料的采購商。

 

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