卤类增效阻燃剂
卤类增效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。由于卤类增效阻燃剂价格低廉、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。
卤类增效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。
卤类增效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。
卤类增效阻燃剂阻燃效果好,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。
卤类增效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。但是卤类增效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。
卤类增效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。
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。
卤类增效阻燃剂
(1)卤类增效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。
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。
卤类增效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,找出一种卤类增效阻燃剂的替代物。
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