阻燃高分子材料.ppt

阻燃高分子材料 之無機阻燃劑 目錄 阻燃劑的定義及分類 常用的阻燃劑多數(shù)是含磷 溴 氮 銻 鋁的化合物 阻燃劑之間具有一定的協(xié)同作用 如含鹵素化合物的阻燃劑 一般都和銻或鋅的氧化物配合使用 使其燃燒時生成鹵化銻或鹵化鋅 以達到最佳阻燃效果 阻燃劑的分類 添加型阻燃劑 磷酸酯類 鹵代類 氧化銻 氧化鋅 氫氧化鋁等 使用時將它們參混與樹脂之中 只是物理混合 所以分散劑在聚合物中分散越好 阻燃效果也就越好 為了提高阻燃劑的分散性和相容性 一要求細度越細越好 二要對其表面通過活性處理 使它和樹脂結(jié)合力提高 反應(yīng)型阻燃劑 指其參與了聚合物的反應(yīng) 阻燃阻燃劑已經(jīng)成為樹脂中的一部分 包括鹵代酸酐和含磷多元醇等 阻燃機理 凝聚相阻燃機理 高溫下阻燃劑在聚合物表面形成凝聚相 隔絕空氣 阻止熱傳遞 降低可燃性氣體釋放量 從而達到阻燃 形成凝聚相隔離膜的方法有兩種 一是阻燃劑在燃燒溫度下分解成不揮發(fā)的玻璃狀物質(zhì)包裹在聚合物表面 二是利用阻燃劑的熱降解產(chǎn)物促進聚合物表面迅速脫水碳化 形成碳化層 利用單質(zhì)碳不產(chǎn)生火焰的蒸發(fā)燃燒和分解燃燒 達到阻燃的目的 自由基阻燃機理 在聚合物燃燒的過程中 大量生成的自由基促進氣相燃燒反應(yīng) 如能設(shè)法捕獲并消滅這些游離基 切斷自由基連鎖反應(yīng) 即可控制燃燒 進而達到阻燃目的 冷卻機理 阻燃劑反生吸熱脫水 相變 分解或其它吸熱反應(yīng) 降低聚合物表面和燃燒區(qū)域的溫度 防止熱降解 進而減少了可燃性氣體的揮發(fā)量 破壞聚合物的燃燒條件達到阻燃目的 氫氧化鋁 氫氧化鎂及硼類無極阻燃劑頗具代表 協(xié)同作用機理 將現(xiàn)有的阻燃劑進行復(fù)配 使各種作用機理共同發(fā)生作用 達到降低阻燃劑用量并起到更好的阻燃效果 如將氧化銻與有機鹵化物阻燃劑協(xié)同使用 可構(gòu)成一種非常有效的阻燃體系 作用于燃燒的可燃物時 使有機鹵化物放出氫鹵酸或鹵素 再與氧化銻反應(yīng)生成三鹵化銻 這些銻化物具有阻燃作用 SbX3阻燃作用很大 能夠形成一種惰性氣體 使炭層覆蓋生成 高溫下SbX3揮發(fā)進入火焰中 分解成各種銻化物和鹵素游離素 它們改變了火焰的化學(xué)性質(zhì) 消耗了火焰能量 從而達到阻燃目的 常用的無機阻燃劑 氧化銻 氧化銻本身不是阻燃劑 只有與鹵素協(xié)同作用時才能構(gòu)成一種非常有效的阻燃體系 氧化銻通常是用鹵化物進行活化 鹵化物受熱分解釋放出氫鹵酸或鹵素 此分解產(chǎn)物再與氧化銻反應(yīng)產(chǎn)生出三鹵化銻或鹵氧化銻 這些銻的氧化物才起到阻燃作用 水合氧化鋁 它在塑料加工過程中有三重作用 一是它在燃燒過程中三個結(jié)晶水汽化帶走大量的熱 使燃燒表面降溫 同時水蒸氣又覆蓋在火焰周圍 達到阻燃效果又不產(chǎn)生有毒有害氣體 二是它帶有三個結(jié)晶水 可以使塑料制品有抗靜電能力 三是它在塑料中作為填充材料大大降低了塑料制品的成本 氫氧化鎂 水合氫氧化鎂有很多優(yōu)點 但它起始分解溫度低 在材料加工過程中容易出現(xiàn)脫水現(xiàn)象 而氫氧化鎂的起始分解溫度比水合氫氧化鋁高得多 熱穩(wěn)定性好 特別適宜與加工溫度較高的聚烯烴塑料 氫氧化鎂的阻燃機理 一是阻燃劑分解后會產(chǎn)生較重的不燃氣體或高沸點液體覆蓋與聚合物表面 隔絕氧和可燃物的擴張 二是阻燃劑產(chǎn)生的不燃氣體 沖淡了燃區(qū)可燃氣體的濃度和氧的濃度 三是阻燃劑的吸熱或升華能夠降低高聚物表面溫度 使之難燃或減緩燃燒過程 硼酸鹽 目前主要是硼酸鋅產(chǎn)品 而低水硼酸鋅是一種性能優(yōu)良的固體無機阻燃劑白色粉末狀晶體 熔點為900 硼酸鋅有很好的阻燃和抑煙的作用 在300 開始釋放出結(jié)晶水 在鹵素化合物存在下 生成鹵化硼 鹵化鋅 抑制和捕獲游離的羥基 阻止燃燒連鎖反應(yīng) 同時形成固相覆蓋層 隔絕燃燒物表面空氣 阻止火焰繼續(xù)燃燒并能發(fā)揮消煙滅弧的作用 硼酸鋅阻燃劑很少單獨使用 一般要同氧化銻配合再與含鹵阻燃劑并用 無機磷化物 主要包括紅磷 磷酸鹽和聚磷酸銨 研究和應(yīng)用較多的為紅磷 紅磷是一種性能優(yōu)良的阻燃劑 具有高效 抑煙 低毒的阻燃效果 但在實際應(yīng)用中易吸潮 氧化 并放出劇毒氣體 而且程深紅色 在與樹脂混煉 模型等加工的過程中存在著火的危險 且與樹脂相容性差 不易分散均勻 導(dǎo)致基材的物理性能下降 因此使用受到很大限制 經(jīng)改性和表面處理的紅磷 如在紅磷中加入金屬粉末等可抑制其氧化速度 使用硝酸銀 氯化汞 活性炭 氧化銅等可以捕捉磷化氫 從而解決了紅磷塑料的毒性問題 把石蠟油 氯化石蠟 有機硅酮等添加到紅磷里可以減少粉塵 紅磷的微膠囊化技術(shù)表面處理最有效的手法 其制備方法是將液體 固體 或氣體囊心物質(zhì)分細 然后以這些微粒為核心 使聚合物成膜材料在其上沉積涂層 形成一層薄膜 將囊心微粒包裹 由于微膠囊能保護物質(zhì)免受環(huán)境的影響 改變物質(zhì)重量 狀態(tài)或表面性能 隔離活性成分 降低揮發(fā)性和毒性等多重作用 所以將該技術(shù)用于無機阻燃劑 就可以防止無機阻燃劑遷移 提高阻燃效果 改善阻燃穩(wěn)定性等 鉬化物 鉬化物是人類發(fā)現(xiàn)最好的抑煙劑還可以與其他阻燃劑復(fù)配使用 阻燃劑的應(yīng)用技術(shù) 交聯(lián) 接枝技術(shù)微膠囊化技術(shù)納米技術(shù)和納米材料復(fù)配阻燃體系 阻燃劑研究及應(yīng)用發(fā)展特點 無機阻燃劑的開發(fā)異?；钴S 由于無機阻燃劑不用含鹵元素的化合物 無毒 無腐蝕 在燃燒時不造成二次污染 所以各國有關(guān)科研機構(gòu)都在集中力量研制高性能無機阻燃劑 由于無機阻燃劑的阻燃效果差 添加量大 需采用新技術(shù) 如細微化 表面改性 微膠囊化等進行改進 我國無極阻燃劑制備技術(shù)近年來有所發(fā)展但與國外相比還有很大差距 例如 至今還沒有微膠囊阻燃劑正式產(chǎn)品問世 我國鉛礦資源豐富 具有發(fā)展Al OH 3無機阻燃劑的先決條件 應(yīng)著重發(fā)展超細高純Al OH 3 抑制劑的開發(fā)充滿活力 聚合物燃燒產(chǎn)生的窒息性煙霧是非常嚴重的大氣污染 也給撲滅火災(zāi)帶來極大困難 為此 要求開發(fā)出具有抑煙作用的消煙劑 我國消煙劑開發(fā)起步較晚 需加大對消煙劑的開發(fā)力度 多功能阻燃劑的開發(fā)成為重點 阻燃劑的發(fā)展方向是將現(xiàn)有的較好的阻燃劑進行復(fù)配 以求較低的成本 良好的