含硼类阻燃剂
含硼类阻燃剂主要在凝相中发挥阻燃作用,含硼类阻燃剂在气相中仅对某些化学反应和卤化物才表现出阻燃作用,在固相中,硼酸盐熔化、封闭燃烧物表面,形成玻璃体覆盖层,起隔绝作用。
在实际阻燃技术中,很少使用单一的阻燃剂,而是并用数种阻燃剂或阻燃增效剂以达到协同阻燃的效果,减少阻燃剂的用量。前人对卤素-锑、卤素-无机化合物、磷-卤素、磷-磷、磷-氮、硅/卤素及高聚物复配协同体系的作用机埋及应用都巳作了一些综述。
但对有机硼阻燃剂的协同阻燃效应及应用却鲜有报道,目前已经有人指出硼和氮、卤素、磷也存在阻燃协同效应[1,3,4,5,6],并且对硼、磷、氮、卤协同体系机理进行了初探。
二元协同阻燃观点认为,两种作用于不同阻燃区域的阻燃剂之间有较好的阻燃协同作用。阻燃区域分为气相和凝相,一般的含磷化合物在火焰中产生磷酸-偏磷酸-聚偏磷酸,由于生成的磷酸层形成一层不挥发性的保护层,隔绝空气,产生了阻燃效果,此外,聚偏磷酸有强力的脱水作用,使纤维素炭化,而炭化膜也起到了隔绝空气的作用。
有机硼阻燃剂在燃烧过程中产生硼酸酐或硼酸,硼酸在热裂解时形成类似的玻璃状的熔融物覆盖和织物上,促使织物直接氧化成二氧化碳,减少可燃气体一氧化碳的生成,且阻燃玻璃体的产生可阻止可燃性气体向外扩散,从而达到阻燃的目的。
阻燃剂TCPP|磷酸三(2-氯丙基)酯产品基本资料
中文名称:磷酸三(2-氯丙基)酯,阻燃剂TCPP
英文名称:Tris(clorisopropyl)Phosphate
外 观: 无色或浅黄色透明液体
色 度 50max
水 份 0.1% MAX
比重(25℃)1.27-1.31
氯含量(%) 32.5±0.5
粘度(25℃) 67±2 CPS
折光率(nD25)1.4620-1.4650
闪 点Flash Point 220℃ MIN
酸 值Acid Value(mgKOH/g):0.1 MAX
磷含量(%)Phosphorus Content 9.4±0.5
原材料:以三氯氧磷和环氧氯丙烷为原料。
包装方式:净重250KG/镀锌铁桶(一个小柜打托装20吨)、1000KG/IB桶(一个小柜装18吨)或23吨ISOTANK。
阻燃剂TCPP|磷酸三(2-氯丙基)酯产品用途
磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃剂TCPP)为无色至微黄色油状液体,溶于苯、醇、四氯化碳等有机溶剂,不溶于水和脂肪族烃,相对密度1.27-1.31,折光率1.4916(21.5),粘度58mm2/S,含氯量32.8%,含磷量9.5%,由于分子内同时含有磷氯两种元素,阻燃性能显著,同时还有增塑、防潮、抗静电等作用,磷酸三(2-氯丙基)酯用于聚氯乙烯,聚苯乙烯,酚醛树脂以及橡胶、涂料的阻燃,通常还与三氯化锑配合使用,用来提高三氯化二锑的阻燃效率。
若阻燃剂中含有氮、卤素,它们受热时能释放出难燃烧气体NH3、HX等,稀释了空气中氧的浓度,用来隔断氧气而起到阻燃作用,但也应考虑氮、卤元素与硼形成化合物对阻燃性的影响。此外还需考虑硼、磷之间亦可能形成配位键,以及不同体系的B←P配键,键能的大小对阻燃性也有影响,以上这些初步讨论的协同体系的阻燃机理有待进一步通过热力学测试及计算加以论。
阻燃剂种类繁多,其化学结构及使用方法也各有不同,最常使用的阻燃剂的阻燃元素主要是以元素周用表中第Ⅲ主族的硼和铝;第V主族的氮、磷、锑等;第Ⅵ主族中的硫;第Ⅶ主族的氟、氯、溴等为基础的化合物,此外,锌、钡、镁、钛、锡、铁、锆、钼等金属在合物也可作为阻燃剂,但在实际应用中,阻燃剂主要是以卤素和磷为中心阻燃元素的化合物,含卤阻燃剂尽管阻燃效果较好,但由于在使用和燃烧过程中的二次污染问题,而逐渐被无卤阻燃剂所替代。
以硼酸和硼砂在纤维织物中的阻燃作用为例,在常规情况下,纤维素的主要热解产物是左旋葡萄糖,再进一步分解产生一氧化碳、烷烃、乙醇、乙醛等,加入硼阻燃剂之后,硼阻燃剂在火焰中熔化,沿纤维形成玻璃体外层,隔绝氧气和热的传播,凝相中的硼和纤维素中的羟基反应,生成硼酸酯,从而抑制了左旋葡萄糖的形成,使可燃性气体大大减少。此外,硼酸还能促使乙醇脱水,因此当硼酸盐与纤维素一起热分解时,往往有大量的炭生成。
在气相中,硼酸盐和卤代有机化合物结合,产生气态的二卤化硼,它在火焰中放出卤化氢,对阻止高活性自由基之间的连锁反应,对抑制燃烧的进行等有催化作用,此外,硼和许多硼的氧化物对含碳化合物的氧化反而有抑制作用,是良好的阻氧化剂,在一个自发进行的氧化过程中,自由基的增殖步骤可表示如下:
R·+ O2 → RO2·
RO2·+ RH → ROOH + R·
这两个反应构成了链反应,有偏硼酸存在时,裂解的过氧基被消除,它与偏硼酸互相作用,生成氧、过氧化氢和偏硼酸酯。在通常的反应温度下,硼几乎完全以偏硼酸和偏硼酸酯的形式存在。由于它们消除了氧在反应裂解产生的过氧基RO2·,加速了链终止反应,从而使总氧化反应速率减慢。
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