卤系阻燃剂
卤系阻燃剂作为有机阻燃剂的一个重要品种,是最早使用的一类阻燃剂。由于卤系阻燃剂价格低廉、稳定性好、添加量少、与合成树脂材料的相容性好,而且能保持阻燃剂制品原有的理化性能,是目前世界上产量和使用量最大的有机阻燃剂。
卤系阻燃剂可分为氯系阻燃剂及溴系阻燃剂。
(1)氯系阻燃剂的价格便宜,但是其热稳定性差,仅适用于加工温度低于200℃的产品。
(2)溴系阻燃剂阻燃效率高,是氯系阻燃剂的两倍,因此相对用量少,又由于它与基体树脂互容性好,对材料的力学性能影响小,在阻燃领域有着很重要的地位。
卤系阻燃剂分解产生卤化氢(HX),卤化氢消除高分子材料燃烧反应产生活性自由基。如HX与火焰中链反应活性物质HO·.作用,使上述游离基浓度降低,从而减缓或终止燃烧的链式反应,达到阻燃的目的。
卤系阻燃剂
(1)卤系阻燃剂分解产生卤化氢(HX),卤化氢消除高分子材料燃烧反应产生活性自由基。如HX与火焰中链反应活性物质HO·.作用,使上述游离基浓度降低,从而减缓或终止燃烧的链式反应,达到阻燃的目的。
RX → HX.
HX + HO·→X·+ H2O
RH + X·→ HX + R·
(2)聚合物材料炭化。卤素阻燃剂在燃烧条件下分解出HX后的残留物可促进聚合物材料的脱水炭化,形成难燃的炭化层,减少了低分子量裂解产物的生成量,阻碍燃烧反应的正常进行。
阻燃剂TCEP|磷酸三(2-氯乙基)酯产品物理信息
外观:纯净的阻燃剂TCEP为无色或淡黄色油状透明液体,具有淡奶油味。
折光率(n20D)1.4731
沸点194℃,闪点225℃
凝固点-64℃
分解温度240-280℃
粘度38-47厘泊(20℃)
磷含量10.8%
氯含量37.3%,与一般有机溶剂(如醇、酮、芳烃、氯仿等)相溶,不溶于脂肪族烃,几乎不溶于水、且水解稳定性良好,在碱性溶液中有少量分解,本品无明显腐蚀性。
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%.
卤系阻燃剂阻燃效果好,添加量少,对材料的性能影响较小。但发烟量大,释放出的卤化氢气体具有腐蚀性,并且会产生有毒致癌物质多溴代苯并恶英和多溴代二苯并呋喃,影响人体正常代谢。欧盟已在2006年7月1日开始实施RoHS指令,严格限制多溴二苯醚PBDE、多溴联苯PBB的使用。
卤系阻燃剂对未增强和增强尼龙均很有效,它可以与协效金属氧化物、金属盐、含磷化合物或成炭剂共同使用。但是卤系阻燃剂也会造成尼龙链裂解成可燃单体或由卤化氢(HX)引发或催化的类似的东西。
卤系阻燃剂通常使用的是氯化阻燃剂和漠化阻燃剂;氯化阻燃剂主要为六氯环戊二烯与环辛二烯发生狄尔斯-阿尔德反应生成的二元加成产物,双(六氯环戊二烯)环辛烷,它在尼龙中最常用。阻燃尼龙的成分主要包括15%-30%的氯化物添加剂和4%-15%的金属氧化物协效剂,协效剂包括三氧化二锑、三氧化二铁、氧化锌和硼酸锌,三氧化二铁在尼龙66中是最有效的。
溴化阻燃剂单独使用时效果不是很明显,但通过三氧化二锑的协同作用后,效果非常明显。Br-Sb协同系统对PA的阻燃效果非常好的原因是: 溴化物受热释放的HBr与Sb2O3反应生成SbOBr,而SbOBr受热又放出SbBr3,其中SbBr3是阻燃作用的主要承担者,其作用为:
①气相中游离基的捕获剂。
②相对密度大,起到排除氧气的作用。
③在火焰上空凝聚成液滴或固体微粒,产生壁效应散射大量热量。
④由SbOBr分解而来,延长了澳游离基的释出时间,增加了吸热作用。
卤系阻燃剂对尼龙体系具有优良的阻燃性、加工性和相容性、良好的耐候性、化学稳定性和电学性质,耐热稳定性高,但缺乏抗紫外光稳定性和表面易喷霜,在对聚合物阻燃的同时,放出有毒的烟、气体。因此危害环境和人类的健康,今后的发展方向应向无卤方向发展,找出一种卤系阻燃剂的替代物。
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