阻燃剂的评估方法
为了评估各种阻燃剂的优劣,国际上陆续建立起许多阻燃剂的评估方法和标准。作为先驱,阻燃剂的评估方法当首推美国的UL规则。
自从1928年UL—492(无线电)规则发行以来,大约每三年修订一次。现在的阻燃剂的评估方法规则,大多是由UL规则改进而成的。还有美国试验与材料协会制订的“ASTM—D2863—77标准”,国内叫做“氧指数试验”。这两个试验标准在我国已被广泛采用。
1.UL—94竖直燃烧试验标准:试样尺寸分别为5×0.5×1/8吋和5×0.5×1/16吋两种规格。每种规则取三个试样进行平行试验。将试样上端竖直固定,离其下端一处放些药棉。点燃试样下端10秒钟,将火源移走,记录燃烧时间。
根据试样的点燃、燃烧时间和滴落情况的不同,将试验结果分为三个等级:VO;Vl;V2。其中VO级阻燃效果最好,V2级最差。
2.氧指数试验:把试样放置在O2和N2的混合气流中,通过测量能够维持试样燃烧一定时间的最低O2含量,来划分试样的相对燃烧性能。把此时测得的O2%叫做氧指数(OI)。
OI=O2流量/(N2流量+O2流量)×100%
目前一般把OI>27.0作为合成材料最低燃烧标准。
具体测试方法见我国标准GB2406—80。
阻燃剂TCEP|磷酸三(2-氯乙基)酯产品工艺
工业制法有三种:三氯氧磷与氯乙醇反应;三氯化磷与氯乙醇反应再氧化;三氯氧磷与环氧乙烷反应(工业常用方法)。
1、三氯氧磷和环氧乙烷以偏钒酸钠为催化剂,在50℃反应,反应物经中和、水洗、真空脱水脱低沸物,即得成品。也可用氯乙醇做原料,与三氯氧磷或三氯化磷反应来制造磷酸三(2-氯乙基)酯。
2、将326 kg三氯氧磷和1.0 kg偏钒酸钠投入反应釜中。充氮驱尽反应釜中的空气,在真空下通入650 kg环氧乙烷,于45~50 ℃下搅拌2~3h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水。得成品。
3.将三氯氧磷和偏磷酸钠投入反应釜中。充氮驱尽空气,在真空下通入环氧乙烷,于45~50℃下搅拌2~3h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水得成品。
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%.
3.模拟火灾试验:为了弥补试验与实际相脱离的缺陷,国外设计了一些大型燃烧试验方法——模拟火灾试验。
美国通用电器公司曾建立了一个大型燃烧试验装置。在野外盖一间12×14的房屋。墙壁嵌以石膏板,房间外面装有各种自动监测仪器,当试验材料在房内燃烧时,监测仪器自动记录下燃烧过程中的各种有关现象和数据,如温度、烟雾、有害气体等。
通过模拟火灾试验测得的结果可信度高,和实际火灾中的真实燃烧结果相吻合,对阻燃剂的研究开发具有更大的指导作用。
四、阻燃剂的追踪与展望
加强阻燃剂应用配方的研究,特别是与Sb2O3、三水合氧化铝、硼酸锌、氢氧化镁等增效剂配方的研究,以及热稳定性、光稳定性、低挥发和无熔滴配方的研究更是阻燃剂开发过程中的重要课题。积极研制性能好、价格低、耐久、无毒和低发烟的制品,改变我国阻燃剂生产的落后状况,适应近年来我国高聚物材料飞速发展的需要,是高聚物阻燃工艺今后发展的方向。
阻燃剂的主要目的,即对生命和财产的保护,从没有被忽略过。八十年代,人们将列出火灾对人体危害和对财产破坏最小的函数公式,确实研究测量危害人类的危险指数,危险指数由以下几个因素混合而成:点火的快慢、燃烧扩散的速度、烟雾的发散和毒气的产生。
危险指数的关键因素是测定时间。要达到保护生命和财产的目的的方法之一就是向人们提供足够的时间,在火灾发生时能安全地离开危险场所。
符合标准试验方法的工作——测量燃烧产物和进行它们对人类和实验动物危害的试验——将继续进行。目前候选的试验方案中,将会有一个或几个成为评价天然和合成物质的阻燃性能的标准的方法。
近几年,国外的阻燃剂研制已向高分子型发展。由于它的分子量大,具有热稳定性高,低毒性,与高聚物的混容性好,对高聚物的物性影响小等优点。
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