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且燃剂的研究进展
《上海塑料》2013年第3期(总第163期
阻燃剂的研究进展
于立娟,孙鹏,李广义,马西忠,吕会霞
(山东省海洋化工科学研究院,山东潍坊262737)
摘要综述阻燃剂的分类及阻燃机制。重点介绍无机阻燃剂、磷系阻燃剂及卤系阻燃剂的优缺点及研
究现状,并对阻燃剂的发展进行展望。
关键词阻燃剂;阻燃机制;高聚物;发展
中图分类号:TQ314.248
文献标志码:A
文章编号:10095993(2013)03-0021-04
Research Progress in Flame Retardants
YU Li-juan, SUN Peng, L/ Guang-yi, MA Xi-zhong, LV Hui-xia
Shandong Ocean Chemical Industry Scientific Re
esearc
h Institute
Weifang 262737, China
Abstract: Classification and mechanisms of flame retardancy are reviewed. Research status, advantages
and disadvantages of flame retardants, such as inorganic flame retardants, phosphorus series retardants
and halogenated flame retardants are introduced mainly. In addition, development trend of flame retard
ants is prospected
Key words: flame retardant; mechanism of flame retardancy; polymer; development
0前
括无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴
化物)、礫系阻燃剂(赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯
阻燃剂(FR)又称难燃剂、耐火剂或防火剂,是等)、氮系阻燃剂、膨胀型及无机填料等。反应型阻
种赋予易燃材料阻燃性能的功能性助剂。FR的燃剂常作为单体键合到聚合物链中,对制品性能
生产和应用对人类生命健康和社会财产安全起到影响小,且阻燃效果持久,多为含反应性官能团的
了巨大的保护作用。随着我国合成材料工业的发有机卤和有机磷的单体。此外,具有抑嫻作用的钥
展及应用领域的不断拓展,FR在航天航空、化学建化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范
材、交通运输、室内装饰等领域中得到了广泛的应畴。其主要适用于有阻燃需求的塑料,延迟或防止
用。目前我国FR的总用量已发展成为仪次于增塑料尤其是高分子类塑料的燃烧,使其点燃时间延
塑剂的第二大高分子材料改性添加剂。
长,点燃自熄,难以点燃口61
1阻燃剂的分类
2阻燃机制
根据应用方式FR分为添加型阻燃剂和反应FR的阻燃作用就是在聚合物材料的燃烧过程
型阻燃剂。添加型阻燃剂直接与树脂或胶料混配,中能阻止或抑制其物理或化学変化的速率。这些
加工方使,适应面广,是阻燃剂的主体。它主要包作用体现在以下几个方面:(1)吸热效应其作用
是使高聚物材料的温度上升发生困难,如水合氧化
收稿日期:2013-09-08
铝受热后能脱水产生吸热效应,进而抑制了材料温
作者简介;于立娟(1982),女,硕土,主要从事化学分析。
度的上升,从而产生阻燃效果。(2)覆盖效应阻
阻燃剂的研究进展
《上海塑料》2013年第3期(总第163期)
燃剂在高温作用下熔融或分解生成覆盖层,从而抑协同效应同样能改善ATH的阻燃性能。ATH与
制高聚物分解产生的可燃性气体的逸出,也阻得了SbaO并用时,硫化胶的燃烧速率比ATH和
氧气的供给,起到阻燃效果。硼酸及磷酸酯类就是Sb2O2单独使用时的低,离火熄灭时间短,即硫化
按此机制发挥作用。(3)稀释效应阻燃剂在燃烧胶的阻燃性能明显改善;并且两者均易分散到硫化
过程中产生大量不可燃气体,如CO2,NH3,HCI和胶中,使硫化胶制品的力学性能也得到了明显改
H2O等,从而稀释了可燃气体和氧气的浓度,实现善2。汪艳等采用ATHI和红磷(RP)复配作
阻燃。(4)抑制效应高聚物的燃烧主要是自由为阻燃剂,聚乙烯(PE)和FEVA为基体材料,通过
基连锁反应。有些物质能捕捉燃烧反应的活性中化学交联的方法制备新型无卤阻燃热收缩材料。
间体IO?,I?,?O?.HOO?等,抑制自由基当ATH与RP分别添加40份和10份的情况下,
连锁反应,使燃烧逮卒降低,直至火焰熄灭。常用可以使100份的PE/EVA热收缩材料达到V-0级
的溴类、氯类等有机卤素化合物就有这种抑制效阻燃。经ATⅥ沉淀包覆的RP具有更好的体系相
应
容性,能获得较高的拉伸强度和断裂伸长率;随着
3阻燃剂的研究现状
EVA份数的增加,热收缩材料的拉伸强度和断裂
伸长率随之提高。
3.1无机阻燃剂翔
3.2裤系阻燃剂
无机阻燃剂包括氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁、
僯系阻燃剂具有低毒、低烟、低卤甚至无卤的
膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌等。ATH和氢特性,并且效率高、用量少,是三大阻燃剂之一。根
氧化镁是无机阻燃剂的主要品种,它们具有无毒性据磷系阻燃剂的组成和结构,可将其分为无机型磷
和低烟等特点。由于受热分解吸收大量燃烧区的系阻燃剂、有机型磷系阻燃剂及复合型磷系阻燃剂
热量,使燃烧区的温度降低到燃烧临界温度以下燃三大类1?。其中无机型阻燃剂主要包括红磷和磷
烧自熄,分解后生成的金属氧化物多数熔点高、热酸盐两类;有机型阻燃剂主要包括磷酸酯、亚磷酸
稳定性好、覆盖于燃烧固相表面阻挡热传导和热辐酯、膦酸酯等;而复合型阻燃剂主要就是指膨胀型
射,从而起到阻燃作用,同时分解产生大量的水蒸阻燃剂。但由于磷系阻燃剂自身还存在一些问题,
气可稀释可燃气体,也起到阻燃作用91?。
如表面处理技术不够完善,一些阻燃剂相容性差
氢氧化镁和ATH阻燃剂是无机阻燃剂中的有机磷系多为液体、热稳定性较差、发烟量大、挥发
典型代表。因其热稳定性好、高效、抑烟、阻滴、填性大等缺陷,使其应用受到了一定的限制,所以还
充、安全、价廉、无毒,对环境基本无污染等特点,在需要对磷系阻燃剂进一步研究
无卤阻燃材料中得到广泛的应用。但由于无机阻
钟柳等”以三氯氧磷和季戊四醇为原料合成
然剂单独使用时填充量大,严重影响了高分子基体了季戊四醇磷酸酯(PEPA),再以PEPA、三氯氧磷
材料的加工性能和降低其物理力学性能?。单一和双酚A或双酚S为原料设计合成了两种新型磷
的ATH、氢氧化镁等无机阻燃剂已不能满足材料系阻燃剂。由于结构中含有对称的芳环和多个刚
高效阻燃、高强度和低烟(甚至无烟)无毒及高适用性的笼环基团,不仅提高了阻燃元素磷的质量分
性等要求。无机阻燃填料的复合,近年来已逐渐成数,而且能赋予FR较高的热稳定性,并提高疏水
为无机阻燃填料加工与应用的主要发展方向之一。性能
ATIH的受热分解温度较低,不能满足某些材料高
共聚型阻燃聚酯制备工艺复杂,不宜大规模生
温阻燃的需要。将其与氢氧化镁复配使用不仅可
。若将2-羧乙基苯基次膦酸(CEPP)直接与聚对
以提高材料的阻燃温度,还可以提高氧指数。张清苯二甲酸乙二酯(PET)共混,其中的羧基和磷酸基<