高聚物材料阻燃剂
原则上,能够阻止高聚物材料燃烧的物质都可选作高聚物材料阻燃剂。但实际上,除阻燃性外,高聚物材料阻燃剂还必须具备一些条件。
1)热分解温度要高于高聚物的加工温度(大约高出60℃左右)。
2)相溶性好。能够与高聚物均匀混合,不析出。
3)对其施加对象的其他性能无严重不良影响。如机械性能、加工性能、熔融指数及各项强度等。
4)生产成本低、无毒,燃烧时不释放有毒和腐蚀性气体。
实际上,任何单一物质均难以满足上述各种条件,好的阻燃剂往往由两种以上物质协同使用,从而要求人们不仅仅是寻找有效的阻燃剂,还要研究其最佳配方。
按化学组成的不同,高聚物材料阻燃剂大致可以分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂三大类。
(一)卤系阻燃剂
卤系阻燃剂品种最多,应用面也最广。卤系中的氟化物由于价格高、阻燃效力差,非特殊情况一般极少作阻燃剂使用。碘化物虽然阻燃效力好,但由于不稳定、易分解,而且价格高,因而也很少使用。唯有氯、溴才是作为卤系阻燃剂中最重要、最普遍的元素。
实验表明,卤系阻燃剂在单独使用时,往往很难达到理想的阻燃效果,除非增加阻燃剂的用量。可是阻燃剂用量加大,又给高聚物的机械性能、加工性能带来不良影响。
为解决这一矛盾,人们尝试添加一些其他物质同卤系阻燃剂混合使用,就可以较少用量获得较好的阻燃效果——这就是协同效应,常用的增效剂有Sb、N、P等化合物、最常见的增效剂是Sb2O3。在表一中同时列出了一些增效剂。
阻燃剂TCEP|磷酸三(2-氯乙基)酯产品信息
中文名称:阻燃剂TCEP,磷酸三(2-氯乙基)酯,三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)
英文名称:Tris(2-chloroethyl) phosphate
中文别名:三氯乙基磷酸酯阻燃增塑剂;;磷酸三(β-氯乙酯);2-氯乙基磷酸双(2-氯乙基)酯;三(β-氯乙基)磷酸酯;磷酸三(2-氯乙基)酯;TCEP;磷酸三氯乙酯
CAS RN:115-96-8
EINECS号:204-118-5
分 子 式:C6H12Cl3O4P
分 子 量:285.4898
阻燃剂TCEP|磷酸三(2-氯乙基)酯用途:
1.阻燃剂TCEP具有极佳的阻燃性,优良的抗低温性及抗紫外线性,其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧,但移走火源则即刻自熄。以本品为阻燃剂不但可提高被阻燃材料的材料级别,而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗静电性。常用于阻燃以硝基纤维和醋酸纤维为基材的油漆涂料,不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂等,也可用于软质聚氯乙烯的增塑阻燃剂。本品用于不饱和聚酯添加量为10%~20%,在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚为原料)中可为10%左右,在软质聚氯乙烯中用作辅助增塑阻燃剂时为5%~10%。阻燃剂、铀、钍、钚、锝等稀有金属的分离溶剂或萃取剂。
2.本品广泛用于化纤织物、醋酸纤维素作阻燃剂,除具有自熄性外,还可改善耐水性、耐寒性及抗静电性。一般用量5~10份。本品为合成材料的优良阻燃剂,兼具有良好的增型作用,广泛用于醋酸纤维素、硝基纤维清漆、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛树脂等,所制得的产品除具有自熄性外,还可改善制品的物理性能,制品手感柔软,也可称为石油添加剂和稀有元素的萃取剂,并且还是阻燃橡胶输送带的主要阻燃材料,一般添加量为5%~10%。
3.用作添加型卤代磷酸酯类阻燃剂和增塑剂。分子中同时含磷和氯,阻燃效果显著,不易挥发及水解,对紫外线稳定性好。适用于酚醛树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纤维素涂料的阻燃剂、聚氯乙烯阻燃性增塑剂、金属萃取剂、汽油添加剂及聚酰亚胺加工助剂等。能够改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗静电性。参考用量5%~20%.
(二)磷系阻燃剂
磷系阻燃剂的特点是阻燃效力高,但由于它对高聚物的机械加工性能影响较大,因而不如卤系阻燃剂使用广泛。磷系阻燃剂包括无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂两大类。
1.无机磷阻燃剂:最常用的是红磷和聚磷酸铵。聚磷酸铵单独使用或与卤代物并用时,阻燃效果不大,当同其他磷化物或氯化物并用时,阻燃效能明显提高。
在燃烧时,会发生以下变化:磷化合物→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸,聚偏磷酸玻璃体覆盖于燃烧体表面,隔绝空气。对于含氧的高聚物,聚偏磷酸还具有脱水作用,使高聚物脱水分解,生成致密的炭化层,使燃烧终止。
2.有机磷阻燃剂:这类阻燃剂主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷化合物及卤化磷等。这些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。如聚丙烯中添加4.5%氯化石蜡,4.5%亚磷酸乙烯酯,可通过ASTM—D635—56T燃烧试验,如果不加氯化石蜡,即使加入15%亚磷酸乙烯酯,也达不到以上的阻燃效果。
磷化合物的一个突出优点是防熔滴、发烟少,其中效果最佳的是卤化磷,若与聚磷酸铵并用,效果更好。
(三)其它无机阻燃剂
有机阻燃剂大多都有毒性、腐蚀性、发烟性等缺点,而且价格较贵;无机阻燃剂恰恰可以弥补这些缺陷。一般无机阻燃剂往往兼有阻燃、消烟两种功能。
因此近年来无机阻燃剂得到了迅速发展。除了前面提到的Sb、P无机物外,还有含AL、Mg、B、Mo、Zn等的无机物。这些无机物阻燃剂大多是吸热失水,水蒸汽起冷却和稀释可燃气体的作用,从而抑制燃烧的进行。
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