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改性塑料如何實現阻燃改性?

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瀏覽:- 發布日期:2020-05-29 11:21:11【

一、阻燃的等級

阻燃劑廠家認為 阻燃是在聚合物材料的燃燒過程中,阻止或抑製其物理/化學變化的速度的過程。塑料阻燃等級由HB、V-2、V-1向V-0逐級遞增,比V-0等級高的阻燃等級還有5V、5VB、5VA。

一般來說,人們會這麽覺得,而且希望阻燃級別達到最高,但是實際情況並非如此。首先,現有的阻燃測試方法存在局限性,得到的結論也是相對的。再者,一些應用條件下,阻燃等級低的塑料反而要好。例如,在某些電器製品上,要求材料具有抗電弧點燃性,此時如果使用V-2級別的塑料會優於V-0等級的塑料。這是因為V-2級別的塑料不會在電作用下形成導電而結焦,從而降低了著火的可能性,V-0等級塑料反而存在著火可能性。

二、阻燃劑的分類

按阻燃劑和被阻燃材料的關係,阻燃劑可以分為添加型和反應型兩大類。前者隻是以物理方式分散於基材中,多應用於熱塑性高聚物;後者主要作為單體或者是輔助試劑參與高聚物的合成反應,最後成為高聚物的結構單元,多應用於熱固性高聚物。

按阻燃元素分類,常用的阻燃劑分為鹵係、磷係、氮係以及鹵-磷係、磷-氮係、銻係、鎂-鋁係、硼係、矽係、鉬係等等,還有一類是膨脹型阻燃劑,它們大多是磷-氮化合物的複合物;以及一種納米無機物,主要是層狀矽酸鹽。

三、阻燃劑的發展現況

1、有機鹵係阻燃劑

目前,有機鹵係阻燃劑仍然是最主要的阻燃劑產品之一,共近百個品種,主要是溴係阻燃劑和氯係阻燃劑,其中溴係阻燃劑有70多個品種。由於溴係阻燃劑具有阻燃效率高、用量少、對材料性能影響小、應用領域廣泛、價格適中等優點,目前全球使用量較大的三種有機阻燃劑產品十溴二苯乙烷、四溴雙酚A及六溴環二烷均屬於溴係阻燃劑。

然而,鹵係阻燃劑在環保及安全方麵的問題日益顯現。1986年,瑞士和德國科學家相繼通過的試驗證明多溴二苯醚(PBDPO)及以其阻燃的材料在熱裂解和燃燒時會生成有毒致癌物質多溴代二苯並二噁英(PBDD)和多溴代二苯並呋喃(PBDF),並且,溴係阻燃劑阻燃的高聚物在熱裂及燃燒時會生成大量的煙塵及腐蝕性氣體。目前,蘋果、三星、惠普、戴爾等公司均承諾逐漸停用溴係阻燃劑,要求嚴格的甚至規定:Br<900ppm;Cl<900ppm;Br+Cl < 1500 ppm。

 2、無鹵環保阻燃劑

目前,已被廣泛研究和使用的無鹵環保阻燃劑主要有無機阻燃劑、磷係阻燃劑、氮係阻燃劑、矽係阻燃劑、膨脹阻燃劑、納米阻燃劑以及協效複配阻燃劑等。

目前,產業界正著力於開發新低毒低煙、無汙染的阻燃劑和阻燃材料。無機係阻燃劑雖然沒有環保方麵的問題,但因其阻燃效率低,添加量大,容易降低材料本身機械性能的關係,往往用於對機械強度性能要求不高的材料,且往往需要添加溴係阻燃劑以提高協同阻燃效率,其應用領域具有一定的限製性;有機磷係阻燃劑具有環保方麵的優勢,是作為替代有機鹵係阻燃劑的優先選擇之一。而研究新型無鹵阻燃劑和不同阻燃劑複合的協效作用,研製新型表麵改性劑和新的表麵改性技術,使阻燃劑與聚合物基體有適宜的相容性,構築適度柔性、結合力強的界麵結構,是目前阻燃劑的發展方向。

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四、阻燃原理

1、吸熱作用

任何燃燒在較短的時間所放出的熱量是有限的,如果能在較短的時間吸收火源所放出的一部分熱量,那麽火焰溫度就會降低,輻射到燃燒表麵和作用於將已經氣化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會減少,燃燒反應就會得到一定程度的抑製。

在高溫條件下,阻燃劑發生了強烈的吸熱反應,吸收燃燒放出的部分熱量,降低可燃物表麵的溫度,有效地抑製可燃性氣體的生成,阻止燃燒的蔓延。Al(OH)3阻燃劑的阻燃機理就是通過提高聚合物的熱容,使其在達到熱分解溫度前吸收更多的熱量,從而提高其阻燃性能。這類阻燃劑充分發揮其結合水蒸汽時大量吸熱的特性,提高其自身的阻燃能力。

2、覆蓋作用

在可燃材料中加入阻燃劑後,阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩定泡沫覆蓋層,隔絕氧氣,具有隔熱、隔氧、阻止可燃氣體向外逸出的作用,從而達到阻燃目的。

如有機阻磷類阻燃劑受熱時能產生結構更趨穩定的交聯狀固體物質或碳化層。

碳化層的形成一方麵能阻止聚合物進一步熱解,另一方麵能阻止其內部的熱分解產生物進入氣相參與燃燒過程。

3、抑製鏈反應

根據燃燒的鏈反應理論,維持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可作用於氣相燃燒區,捕捉燃燒反應中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區的火焰密度下降,最終使燃燒反應速度下降直至終止。

如含鹵阻燃劑,它的蒸發溫度和聚合物分解溫度相同或相近,當聚合物受熱分解時,阻燃劑也同時揮發出來。此時含鹵阻燃劑與熱分解產物同時處於氣相燃燒區,鹵素便能夠捕捉燃燒反應中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區的火焰密度下降,最終使燃燒反應速度下降直至終止。

4、不燃氣體窒息作用

無鹵阻燃劑廠家分析阻燃劑受熱時分解出不燃氣體,將可燃物分解出來的可燃氣體的濃度衝淡到燃燒下限以下。同時也對燃燒區內的氧濃度具有稀釋的作用,阻止燃燒的繼續進行,達到阻燃的作用。

PVC塑料屬於難燃塑料,離火自息,但也不是不燃,在火災厲害的時候PVC會燃燒切放出有毒氣體,因此特殊要求的環境需要使用添加阻燃劑的PVC配方體係的產品。



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    【本文標簽】:阻燃劑廠家 環保阻燃劑 無鹵阻燃劑 阻燃劑
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