无机硼阻燃剂
近年来新型阻燃剂不断涌现,同时对阻燃剂自身与使用过程中的环保问题也提出更为严格的要求,阻燃剂的元卤化、无毒化、复合化和抑烟化已成为21世纪阻燃剂的发展趋势。
硼化合物是一种常用的无机阻燃剂,主要包括有五硼酸铵、偏硼酸钠、氟硼酸铵、偏硼酸钡和硼酸锌等,目前使用的无机硼阻燃剂主要是硼酸锌产品,商品名为Frie Brake ZB,因此简称FB阻燃剂,无机硼阻燃剂能够明显提高制品的耐火性。
目前材料耐燃性已成为人们在阻燃领域关注的又一热点话题,国外许多国家制定系列耐燃规范,近年来我国也引起了重视。硼酸锌能够替代有毒的氧化锑应用于多种合成材料中,同时硼酸锌也可作为涂料的耐火添加剂和木材、纺织材料的耐火添加剂等。
由于硼酸盐类阻燃剂价格相对较高,限制了其应用,由于无机硼阻燃剂的性能良好、安全无毒、价格相对较低、原料来源易得,主要应用于高层建筑的橡胶制品配件、电梯、电缆、电线、塑料护套、临时建筑、军用制品、塑料、电视机外壳和零部件、船泊涂料及合成纤维制品等,而且在一些领域具有无法替代的优越性,因此发展前景看好,另外我国硼资源丰富,国内有资源的地区,可以加快硼酸盐阻燃剂的合成与开发。
无机硼阻燃剂早期主要应用于纤维素纤维,如棉和纸张的阻燃,由于水洗牢度差,因此在织物上的应用受到了一定的限制,只能用作织物的暂时性阻燃整理。但因价格和无毒及对环境亲和等优势在一段时间内仍将被广泛应用。
近些年来,无机硼化合物作为阻燃剂巳不仅仅局限于纤维和织物上,它还通常作为阻燃协效剂用于其它聚合物阻燃材料,如三(2-羟丙基)硼酸盐作为扩链剂用于聚氨酯PU-多异氰酸泡沫酯中可以减少脆性,但不降低刚性。
高分子链的硼酸化可以有效的改进阻燃性能。聚乙烯醇PVA和乙烯-乙烯醇共聚物PVAL的硼酸化可以显著降低可燃性,L0I可提高至33.2%,成碳率可增加至31%等。
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%.
目前,有机合成材料已广泛应用于交通运输、建筑材料、电器仪表、日用家具、室内装饰及人们的衣着住行等各个领域,可代替钢材、木材、棉纱等,在经济建设和人民生活中发挥着重大的作用,所以无机硼化物也开始广泛应用于PVC、不饱和聚酯、尼龙、PE薄膜等的阻燃。
脱水硼酸锌XPl-187,热稳定性高,可用于在290℃加工的工程塑料、充气电线、电缆及飞机内用的层压板;另一种XPl-213硼酸锌,其含水量高达30%,特别适用于膨胀型涂层。
超细硼酸锌,用于纤维,以改善材料加工性和组分分散性。高温级硼酸锌(ZB-233),可用于多种工程塑料;另一种细粒径硼酸锌(ZB-467),其平均粒径为1.5-2.Oμm。
根据大量的研究和实际应用表明,卤素和磷在燃烧过程中都将产生有害物质,因此理想的绿色阻燃剂应不含卤素和磷。近年来随着新的环保要求和法规的不断提出,有机硼化合物以其优良的阻燃和低毒特性正渐渐引起人们对它的关注。
对有机硼阻燃剂的研究最早应追溯至1942年,用硼酸和三乙醇胺的反应产物作为纺织品的阻燃整理剂。
目前国内对有机硼阻燃剂的报导很少,有人将有机硼和有机磷阻燃剂复配使用,一方面减少磷阻燃剂毒性;另一方面,提高硼阻燃剂耐水解稳定性。
从理论上分析,硼原子具有一个2Pz空轨道,可以接受孤对电子,同磷配位可以产生协同效应,同时,可以改善有机硼阻燃剂容易水解造成的不耐洗涤状况。并不是任何有机硼、磷化合物复配都可以产生协同效应,复配不当,还会产生消极作用。
硼、磷协同作用的先决条件是硼、磷相互接近到一定距离才会形成配位键,这样才有可能产生阻燃协间效应。
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