阻燃劑ppt課件

1、第六章第六章 阻燃劑阻燃劑1;.2 聚合物的燃燒和阻燃劑的作用機(jī)理聚合物的燃燒和阻燃劑的作用機(jī)理2阻燃劑的應(yīng)用阻燃劑的應(yīng)用3阻燃劑的發(fā)展趨勢阻燃劑的發(fā)展趨勢4 概述概述13央視火災(zāi)原因大曝光敲響我國建筑節(jié)能保溫材料在火災(zāi)中存在隱患的警鐘！4 上海“1115”特別重大火災(zāi)原因：聚氨酯泡沫保溫材料沒有經(jīng)過阻燃處理。5 1 定義 能夠增加材料耐燃性的物質(zhì)稱為阻燃劑。阻燃劑是提高可燃性材料難燃性的一類助劑。6 它們大多數(shù)是元素周期表中第、族元素的化合物。 如氮、磷、銻、鉍（） 氯、溴（） 硼、鋁（）， 其中最常用和最重要的是磷、溴、氯、銻、鋁的化合物。7 2、阻燃劑應(yīng)具備的條件：1 12 23 34

2、4不損害材料的物理機(jī)械性能具有耐候性及持久性無毒或低毒價(jià)格低廉8 3、阻燃劑的分類 化合物種類無機(jī)阻燃劑有機(jī)阻燃劑按使用方法添加型阻燃劑反應(yīng)型阻燃劑9 (1)無機(jī)阻燃劑無機(jī)阻燃劑 較重要的無機(jī)阻燃劑較重要的無機(jī)阻燃劑所含元素所含元素化合物名稱化合物名稱起作用的相態(tài)起作用的相態(tài)PSnSbMoBAlMgCa紅磷紅磷氧化錫、氫氧化錫氧化錫、氫氧化錫氧化銻氧化銻氧化鉬、鉬酸銨氧化鉬、鉬酸銨硼酸鋅、偏硼酸鋇硼酸鋅、偏硼酸鋇氫氧化鋁、堿式碳酸鋁鈉氫氧化鋁、堿式碳酸鋁鈉氫氧化鎂氫氧化鎂鋁酸鈣鋁酸鈣液相、固相液相、固相不明不明氣相氣相不明不明液相、固相液相、固相固相、氣相固相、氣相固相、氣相固相、氣相固相、氣

3、相固相、氣相10優(yōu)點(diǎn)：具有熱穩(wěn)定性好、無毒、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、不揮發(fā)、效果持久等；優(yōu)點(diǎn)：具有熱穩(wěn)定性好、無毒、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、不揮發(fā)、效果持久等；缺點(diǎn)：對聚合物材料的加工成型性能和物理性能等產(chǎn)生負(fù)面影響缺點(diǎn)：對聚合物材料的加工成型性能和物理性能等產(chǎn)生負(fù)面影響11 (2)有機(jī)阻燃劑有機(jī)阻燃劑 常用有機(jī)阻燃劑常用有機(jī)阻燃劑磷系阻燃劑磷系阻燃劑鹵系阻燃劑鹵系阻燃劑種類種類名稱名稱種類種類名稱名稱不含鹵不含鹵磷酸三辛酯磷酸三辛酯磷酸丁乙醚酯磷酸丁乙醚酯辛基磷酸二苯酯辛基磷酸二苯酯氯系氯系氯化石蠟氯化石蠟氯化聚乙烯氯化聚乙烯全氯環(huán)戊癸烷全氯環(huán)戊癸烷含鹵含鹵磷酸三磷酸三(氯乙基氯乙基)酯酯磷酸三磷酸三(

4、2,3-二溴丙基二溴丙基)酯酯磷酸三磷酸三(2,3-二氯丙基二氯丙基)酯酯溴系溴系四溴丁烷，六溴苯四溴丁烷，六溴苯六溴環(huán)十二烷六溴環(huán)十二烷四溴雙酚四溴雙酚A十溴聯(lián)苯醚十溴聯(lián)苯醚12（3）反應(yīng)型阻燃劑）反應(yīng)型阻燃劑主要包括：鹵代酰胺，含磷多元醇，乙烯基衍生物，環(huán)氧基化合物等。主要包括：鹵代酰胺，含磷多元醇，乙烯基衍生物，環(huán)氧基化合物等。13優(yōu)點(diǎn)：具有穩(wěn)定性好、不易流失、毒性小、對聚合物性能影響較小優(yōu)點(diǎn)：具有穩(wěn)定性好、不易流失、毒性小、對聚合物性能影響較小應(yīng)用：主要用于熱固性樹脂。應(yīng)用：主要用于熱固性樹脂。14（4）添加型阻燃劑添加型阻燃劑包括：有機(jī)鹵化物，磷化物，無機(jī)化合物。包括：有機(jī)鹵化物，磷

5、化物，無機(jī)化合物。鹵族元素的阻燃效果為IBrClF.工業(yè)上常用溴化物和氯化物。15 類類 型型項(xiàng)目有機(jī)鹵系有機(jī)磷系代表產(chǎn)品溴系、氯系等磷酸酯、含鹵磷酸酯等阻燃機(jī)理抑制鏈反應(yīng)覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)毒性放出有毒、腐蝕性氣體低毒、低腐蝕價(jià)格價(jià)格適中價(jià)格適中主要缺點(diǎn)燃燒煙霧大、放出有毒腐蝕性氣體、燃燒多熔融揮發(fā)性大、抗水性差、阻燃性不足阻燃劑的性能比較16 2 聚合物的燃燒和阻燃劑的作用機(jī)理2.1 燃燒機(jī)理：材料燃燒的三要素：可燃物、氧、熱。17 加熱階段降解階段分解階段燃燒階段點(diǎn)燃階段18（1）加熱階段： 由外部熱源提供熱量給聚合物，使聚合物溫度升高的過程。19（2）降解階段： 聚合物被加熱到一定溫度

6、，聚合物分子中最弱的鍵斷裂，即發(fā)生降解。20 表1. 不同共價(jià)鍵的鍵能鍵鍵鍵能（鍵能（kJ/mol）鍵鍵鍵能（鍵能（kJ/mol）O-O146.7C-H414.8C-N305.9O-H465.1C-Cl339.4C-F431.6-515.4C-C347.8C-O360.3N-H389.721（3）分解階段 當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)，除弱鍵斷裂外，主鍵也斷裂，即發(fā)生裂解，產(chǎn)生低分子。 可燃性氣體 不燃性氣體 液體產(chǎn)物； 固體產(chǎn)物。 22（4）點(diǎn)燃階段：當(dāng)分解階段所產(chǎn)生的可燃性氣體達(dá)到一定濃度，溫度也達(dá)到其燃點(diǎn)或閃點(diǎn)，并有足夠的氧或氧化劑存在時(shí)，開始出現(xiàn)火焰，就是“點(diǎn)燃”，燃燒從此開始。23（5）燃

7、燒階段：燃燒釋放出的能量和活性游離基引起連鎖反應(yīng)，不斷提供可燃燒物質(zhì)，使燃燒自動(dòng)傳播和擴(kuò)展，火焰越燒越大。24 燃燒反應(yīng)RH R. + H.H. + O2 HO. + O.R. + O2 R1CHO + OH.R. + H2OOH. + RH252.2 聚合物燃燒性標(biāo)準(zhǔn) 燃燒速度指試樣單位時(shí)間內(nèi)燃燒的長度。 氧指數(shù)（OI）指試樣象蠟燭狀持續(xù)燃燒時(shí)，在氮-氧混合氣體流中所需的最低氧含量。英國標(biāo)準(zhǔn)對于阻燃材料的要求是：一級(jí)阻燃材料 氧指數(shù) 38%二級(jí)阻燃材料 氧指數(shù) 25%26常用聚合物的燃燒速度常用聚合物的燃燒速度聚合物聚合物燃燒速度燃燒速度/ mmmin-1聚合物聚合物燃燒速度燃燒速度/ mm

8、min-1聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚苯乙烯聚苯乙烯ABS聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯7.630.517.840.612.763.525.450.815.240.6聚氯乙烯聚氯乙烯聚碳酸酯聚碳酸酯聚酰胺聚酰胺脲醛樹脂脲醛樹脂硅橡膠硅橡膠聚四氟乙烯聚四氟乙烯自熄自熄自熄自熄自熄自熄自熄自熄自熄自熄不燃不燃27常用聚合物的極限氧指數(shù)常用聚合物的極限氧指數(shù)聚合物聚合物L(fēng)OI/聚合物聚合物L(fēng)OI/聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯軟質(zhì)聚氯乙烯軟質(zhì)聚氯乙烯17.417.517.418.145492340聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂聚碳酸酯聚碳酸酯聚四氟乙烯聚四

9、氟乙烯17.319.826289528 2.3 阻燃機(jī)理1、保護(hù)膜機(jī)理：2、不燃性氣體機(jī)理：3、冷卻機(jī)理：4、終止連鎖反應(yīng)機(jī)理：5、協(xié)同作用體系：291、保護(hù)膜機(jī)理：阻燃劑在燃燒溫度下形成一層不燃燒的保護(hù)膜，覆蓋在材料上，隔離空氣而阻燃。此類阻燃劑有鹵代磷、水合硼酸鹽等。30玻璃狀薄膜玻璃狀薄膜保護(hù)膜保護(hù)膜隔熱焦碳層隔熱焦碳層31（1）玻璃狀薄膜阻燃劑在燃燒溫度下分解成為不揮發(fā)、不氧化的玻璃狀薄膜，覆蓋在材料的表面上，可隔離空氣，且使能量反射出去或具有低的導(dǎo)熱系數(shù)，從而達(dá)到阻燃的目的。32（2）隔熱焦碳層：阻燃劑在燃燒溫度下可使材料表面脫水炭化，形成一層多孔性隔熱焦碳層，從而阻止熱的傳導(dǎo)而起到

10、阻燃作用。33 2、不燃性氣體機(jī)理：阻燃劑能在中等溫度下立即分解出不燃性氣體，稀釋可燃性氣體和沖淡燃燒區(qū)氧的濃度，阻止燃燒的發(fā)生。此類阻燃劑有含鹵阻燃劑、硼系阻燃劑、氮系阻燃劑等。34 含鹵阻燃劑受熱后釋放出鹵化氫：RX R + X X + AH HX + A35 3、冷卻機(jī)理：阻燃劑能使聚合物材料的固體表面在較低溫度下熔化，吸收潛熱或發(fā)生吸熱反應(yīng)，大量消耗掉熱量，從而阻止燃燒繼續(xù)進(jìn)行。代表：氫氧化鋁和氫氧化鎂36 4、終止連鎖反應(yīng)機(jī)理：阻燃劑的分解產(chǎn)物易于活性游離基作用，降低某些游離基的濃度，使作為燃燒支柱的連鎖反應(yīng)不能順利進(jìn)行。如鹵化物HXHO + HX X + H2OX + RH R +

11、 HX37 5、協(xié)同作用體系： 阻燃劑的復(fù)配是利用阻燃劑之間的相互作用，從而提高阻燃效能，稱為協(xié)同作用體系。銻-鹵體系，磷-鹵體系，磷-氮體系等。38 三、阻燃劑的應(yīng)用1 阻燃劑的用量及使用要求：與阻燃劑、聚合物、使用方法、阻燃性能等幾個(gè)方面有關(guān)。單獨(dú)使用時(shí)，磷的阻燃效果最好，溴比碘好，排在第二。392、加工成型對阻燃劑的要求：1 不影響加工性能及加工條件2加工過程中不揮發(fā)、不升華、不分解3對設(shè)備和模具不腐蝕403 聚合物制品對阻燃劑的要求1相容性和分散性好；2對制品物理機(jī)械性能影響不大3處理后的制品產(chǎn)生煙的速度低且量少4具有耐候性和長效性41阻燃劑本身的要求： 反應(yīng)型阻燃劑的純度要高；價(jià)格盡

12、量便宜； 毒性小；熱穩(wěn)定性好。42 三、阻燃劑的應(yīng)用聚氨酯材料屬于可燃性物質(zhì)，它的氧指數(shù)為19%-20%，用于家具、建筑、汽車、鋪地材料的聚氨酯必須達(dá)到二級(jí)阻燃標(biāo)準(zhǔn)。因此，在聚氨酯制品中，阻燃劑的用量很大，是用量最大的配合劑，約占聚氨酯配合劑總量的三分之一。43 毛織物的阻燃整理羊毛具有較高的回潮率和含氨量，故有較好的天然阻燃性，但若要求更高的標(biāo)準(zhǔn)，則需進(jìn)行阻燃整理。最早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸漬法，產(chǎn)品用于飛機(jī)上的裝飾用布。國際羊毛局研究的方法是采用鈦、鋯和羥基酸的絡(luò)合物對羊毛織物整理，獲得滿意的阻燃效果，且不影響羊毛的手感，故得到普遍采用。44 四、阻燃劑的發(fā)展趨勢最早記載阻燃

13、劑的是公元前83年，希臘在木制碉堡中用礬溶液作防燃處理。1735年，英國出現(xiàn)第一篇阻燃劑專利；1908年用天然橡膠與氯氣反應(yīng)制得了阻燃氯化橡膠,開創(chuàng)了以化學(xué)方法阻燃高聚物的先河。45目前阻燃劑已成為塑料加工阻劑中僅次于增塑劑的第二大品種。阻燃劑仍以有機(jī)鹵素類為主，其中氯系所占比例過大，而氯系中氯蠟產(chǎn)量太少，與國外相比有很大差距。我國磷資源豐富，穩(wěn)定化、多功能及低毒是磷系阻燃劑的發(fā)展方向。46 無鹵阻燃劑，根據(jù)用途調(diào)配復(fù)合型阻燃劑，多功能阻燃劑，安全衛(wèi)生的反應(yīng)型阻燃劑，低煙化、低毒阻燃劑等。47 微膠囊化技術(shù)將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于阻燃劑中,是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。微膠囊化的實(shí)質(zhì),是把阻燃劑研碎

14、分散成微粒后,將有機(jī)物或無機(jī)物對之進(jìn)行包囊,形成微膠囊阻燃劑;或以表面很大的無機(jī)物為載體,將阻燃劑吸附在這些無機(jī)物載體的空隙中,形成蜂窩式微膠囊阻燃劑。微膠囊技術(shù)具有可防止阻燃劑遷移、提高阻燃效力、改善熱穩(wěn)定性、改變劑型等許多優(yōu)點(diǎn),對組分之間復(fù)合與增效,及制造多功能阻燃材料也十分有利。國內(nèi)目前正在探索,如湖南塑料研究所已研制了微膠囊化紅磷,成功應(yīng)用在PE、PP、PS、ABS樹脂中,阻燃效果良好。48 超細(xì)化技術(shù) 無機(jī)阻燃劑具有穩(wěn)定性高、不易揮發(fā)、煙氣毒性低和成本低等優(yōu)點(diǎn),目前越來越受到人們的青睞。但是由于其與合成材料的相容性較差,添加量大,使得材料的力學(xué)性能和耐熱性能都有所降低。因此,對無機(jī)阻燃劑進(jìn)行改性,增強(qiáng)其與合成材料的相容性,降低用量成為無機(jī)阻燃劑的發(fā)展趨勢之一。目前,氫氧化鋁的超細(xì)化、納米化是主要研究開發(fā)方向。氫氧化鋁的大量添加會(huì)降低材料的機(jī)械性能,然后通過ATH的微細(xì)化再進(jìn)行填充。反而會(huì)起到剛性粒子增塑增強(qiáng)的效果。特別是納米級(jí)材料。 49大分子技術(shù)當(dāng)前阻燃技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出許多新的動(dòng)向,大分子技術(shù)是阻燃研究中剛新起的新技術(shù)之一,近年來其研究非?；钴S,并取得了一系列成果。比如,溴系阻燃劑發(fā)展的新特點(diǎn)是提高溴含量和增大分子量。溴系阻燃劑的主要缺點(diǎn)是會(huì)降低被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性,燃燒時(shí)生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體,所以