塑料消煙阻燃劑實(shí)用技術(shù)！
一、阻燃劑的分類(lèi)
原則上，能夠阻止高聚物材料燃燒的物質(zhì)都可選作阻燃劑。
但實(shí)際上，除阻燃性外，阻燃劑還必須具備下列條件、
1）、 熱分解溫度要高于高聚物的加工溫度（大約高³6℃℃左右）。
2）、 相溶性好。能夠與高聚物均勻混合，不析出。
3）、 對(duì)其施加對(duì)象的其他性能無(wú)嚴(yán)重不良影響。如機(jī)械性能、加工性能、熔融指數(shù)及各項(xiàng)強(qiáng)¶等等。
4）、 生產(chǎn)成本低、無(wú)毒，燃燒時(shí)不釋放有毒和腐蝕性氣體。
實(shí)際上，任何單一物質(zhì)均難以滿(mǎn)足上述各種條件，好的阻燃劑往往由兩種以上物質(zhì)協(xié)同使用，從而要求人們不僅僅是尋找有效的阻燃劑，還要研究其最佳配方。
按化學(xué)組成的不同，阻燃劑大致可以分為鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、無(wú)機(jī)阻燃劑三大類(lèi)。
一、 鹵系阻燃劑
鹵系阻燃劑品種最多，應(yīng)用面也最廣。
鹵系中的氟化物由于價(jià)格高、阻燃效力差，非特殊情況一般極少作阻燃劑使用。
碘化物雖然阻燃效力好，但由于不穩(wěn)定、易分解，而且價(jià)格高，因而也很少使用。
唯有氯、溴才是作為鹵系阻燃劑中最重要、最普遍的元素。
實(shí)驗(yàn)表明，鹵系阻燃劑在單獨(dú)使用時(shí)，往往很難達(dá)到理想的阻燃效果，除非增加阻燃劑的用量。
可是阻燃劑用量加大，又給高聚物的機(jī)械性能、加工性能帶來(lái)不良影響。
為解決這一矛盾，人們嘗試添加一些其他物質(zhì)同鹵系阻燃劑混合使用，就可以較少用量獲得較好的阻燃效¹—&mdash這這就是協(xié)同效應(yīng)，常用的增效劑。
（二）磷系阻燃劑
磷系阻燃劑的特點(diǎn)是阻燃效力高，但由于它對(duì)高聚物的機(jī)械加工性能影響較大，因而不如鹵系阻燃劑使用廣泛。磷系阻燃劑包括無(wú)機(jī)磷阻燃劑和有機(jī)磷阻燃劑兩大類(lèi)。
1.無(wú)機(jī)磷阻燃劑：最常用的是紅磷和聚磷酸銨。聚磷酸銨單獨(dú)使用或與鹵代物并用時(shí)，阻燃效果不大，當(dāng)同其他磷化物或氯化物并用時(shí)，阻燃效能明顯提高。
在燃燒時(shí)，會(huì)發(fā)生以下變化：磷化合Î&rarr磷磷Ë&rarr偏偏磷Ë&rarr聚聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃體覆蓋于燃燒體表面，隔絕空氣。對(duì)于含氧的高聚物，聚偏磷酸還具有脫水作用，使高聚物脫水分解，生成致密的炭化層，使燃燒終止。
2.有機(jī)磷阻燃劑：這類(lèi)阻燃劑主要包括磷酸酯、亞磷酸酯、磷化合物及鹵化磷等。
這些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。如聚丙烯中添¼．、％％氯化石蠟、．、％％亞磷酸乙烯酯，可通¹ASTM—D635—56燃燃燒試驗(yàn)，如果不加氯化石蠟，即使加È1％％亞磷酸乙烯酯，也達(dá)不到以上的阻燃效果。
磷化合物的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是防熔滴、發(fā)煙少，其中效果最佳的是鹵化磷，若與聚磷酸銨并用，效果更好。
（三）其它無(wú)機(jī)阻燃劑
有機(jī)阻燃劑大多都有毒性、腐蝕性、發(fā)煙性等缺點(diǎn)，而且價(jià)格較貴、
無(wú)機(jī)阻燃劑恰恰可以彌補(bǔ)這些缺陷。一般無(wú)機(jī)阻燃劑往往兼有阻燃、消煙兩種功能。
因此近年來(lái)無(wú)機(jī)阻燃劑得到了迅速發(fā)展。
除了前面提到µS、。無(wú)無(wú)機(jī)物外，還有ºA、。M、。、。M、。Z等等的無(wú)機(jī)物。
這些無(wú)機(jī)物阻燃劑大多是吸熱失水，水蒸汽起冷卻和稀釋可燃?xì)怏w的作用，從而抑制燃燒的進(jìn)行。
1.鋁化合物：主要品種ÊA（、O）、，，當(dāng)外界溫度達(dá)µ19℃℃時(shí)、A（、O）、開(kāi)開(kāi)始失水。
但由于它的失水溫度太低，不大適合于高聚物用。
由于氧化鋁來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，具有阻燃劑、消煙劑和填充劑三重功能，所以仍不失為一個(gè)有發(fā)展前途的阻燃劑。
2.硼化合物：硼化合物是一類(lèi)品種較多的阻燃劑，有硼酸鋅、硼酸銨、硼酸、硼砂、偏硼酸鋇等。
其阻燃機(jī)理除ÍA（、O）、一一樣吸熱失水外，還具有同磷化合物類(lèi)似µ&ldquo膜膜效Ó&rdquo，，生成一層固熔體覆蓋在高聚物表面，產(chǎn)生阻燃效果。
硼酸鋅ÓSb2O等等量并用，阻燃效果可超過(guò)它們單獨(dú)使用的任何一個(gè)，而且發(fā)煙量少、價(jià)格低，硼酸鋅的價(jià)格只ÓSb2O的的三分之一左右，是一種理想µSb2O代代用品。
3.氫氧化鎂是高分子材料的添加型無(wú)機(jī)阻燃劑，與其它無(wú)機(jī)阻燃劑相比，氫氧化鎂具有較多優(yōu)點(diǎn)、
（一）氫氧化鎂具有阻燃、消煙和填充三重功能，賦予材料無(wú)煙性、無(wú)腐蝕性，能獲得更優(yōu)良的阻燃和消煙效果、
（二）氫氧化鎂在生產(chǎn)、使用和廢棄過(guò)程中均無(wú)有害物質(zhì)排放，不造成環(huán)境污染、
（三）氫氧化鎂的初始熱分解溫度Î34℃℃、49℃℃分解完全，比氫氧化鋁的分解溫度¸14℃℃。
它的總吸熱量Î44.8KJ/mo，，比氫氧化鋁的總吸熱量約¸17。。
因此，它能承受更高的加工溫度，有利于在產(chǎn)品生產(chǎn)中加快擠塑速度，縮短模塑時(shí)間、
（四）氫氧化鎂在燃燒分解時(shí)除自身進(jìn)行脫水外，還能促進(jìn)聚合物的成碳作用，形成保護(hù)層，發(fā)揮出更好的阻燃效果；
（五）氫氧化鎂與其它阻燃劑配合使用表現(xiàn)出良好的阻燃協(xié)同效應(yīng)。
二、燃燒及阻燃機(jī)劑
要要研究阻燃劑的阻燃機(jī)理，必須首先了解高聚物燃燒機(jī)理。
（一）燃燒機(jī)劑
有機(jī)高聚物的燃燒，實(shí)質(zhì)是熱分解的過(guò)程伴隨著發(fā)光、發(fā)熱和氧的化學(xué)反應(yīng)。
可燃性物質(zhì)、氧氣和能量是其三要素。
（二）阻燃機(jī)劑
根據(jù)上面的燃燒機(jī)理，可以知道通過(guò)吸收熱能、降低燃燒體的溫度，除去能量；隔斷空氣；供¸CO等等惰性氣體，使氣體的組成改變，離開(kāi)燃燒極限；捕獲活性自由基等辦法，使熱分解反應(yīng)終止。
2、凝相阻燃機(jī)劑
凝凝相阻燃就是阻燃劑以凝聚相形態(tài)，發(fā)揮其阻燃作用?？煞殖赡ぷ枞己捅诿孀枞夹?yīng)兩種。
1.成膜效應(yīng)
阻燃劑受到高溫后，在燃燒體表面形成一層不易燃燒、不易揮發(fā)的保護(hù)膜，從而把燃燒體ÍO和和火源隔絕開(kāi)來(lái)，使火焰熄滅。
無(wú)機(jī)磷阻燃劑的阻燃機(jī)理就以凝相機(jī)理為主，在燃燒時(shí)，磷化合物逐步分解成磷酸、偏磷酸，最后生成玻璃體狀的聚偏磷酸，覆蓋于燃燒體的表面，隔絕空氣。
2.壁面效應(yīng)
所謂壁面效應(yīng)，就是阻燃劑在高溫時(shí)產(chǎn)生的一種惰性粉塵，這些惰性粉塵就像容器的器壁一樣，既能吸收燃燒熱，又能吸附燃燒過(guò)程的活性物質(zhì)，使活性物質(zhì)失活，從而抑制燃燒。
三、阻燃劑的評(píng)估方法
為了評(píng)估各種阻燃劑的優(yōu)劣，國(guó)際上陸續(xù)建立起許多試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。
這兩個(gè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)已被廣泛采用。
每種規(guī)則取三個(gè)試樣進(jìn)行平行試驗(yàn)。
將試樣上端豎直固定，離其下端一處放些藥棉。
點(diǎn)燃試樣下¶1秒秒鐘，將火源移走，記錄燃燒時(shí)間。
根據(jù)試樣的點(diǎn)燃、燃燒時(shí)間和滴落情況的不同，將試驗(yàn)結(jié)果分為三個(gè)等級(jí)、V；、V；、V。。
墻壁嵌以石膏板，房間外面裝有各種自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)試驗(yàn)材料在房?jī)?nèi)燃燒時(shí)，監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)記錄下燃燒過(guò)程中的各種有關(guān)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，如溫度、煙霧、有害氣體等。
通過(guò)模擬火災(zāi)試驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果可信度高，和實(shí)際火災(zāi)中的真實(shí)燃燒結(jié)果相吻合，對(duì)阻燃劑的研究開(kāi)發(fā)具有更大的指導(dǎo)作用。
原則上，能夠阻止高聚物材料燃燒的物質(zhì)都可選作阻燃劑。
但實(shí)際上，除阻燃性外，阻燃劑還必須具備下列條件、
1）、 熱分解溫度要高于高聚物的加工溫度（大約高³6℃℃左右）。
2）、 相溶性好。能夠與高聚物均勻混合，不析出。
3）、 對(duì)其施加對(duì)象的其他性能無(wú)嚴(yán)重不良影響。如機(jī)械性能、加工性能、熔融指數(shù)及各項(xiàng)強(qiáng)¶等等。
4）、 生產(chǎn)成本低、無(wú)毒，燃燒時(shí)不釋放有毒和腐蝕性氣體。
實(shí)際上，任何單一物質(zhì)均難以滿(mǎn)足上述各種條件，好的阻燃劑往往由兩種以上物質(zhì)協(xié)同使用，從而要求人們不僅僅是尋找有效的阻燃劑，還要研究其最佳配方。
一、 鹵系阻燃劑
鹵系阻燃劑品種最多，應(yīng)用面也最廣。
鹵系中的氟化物由于價(jià)格高、阻燃效力差，非特殊情況一般極少作阻燃劑使用。
碘化物雖然阻燃效力好，但由于不穩(wěn)定、易分解，而且價(jià)格高，因而也很少使用。
唯有氯、溴才是作為鹵系阻燃劑中最重要、最普遍的元素。
實(shí)驗(yàn)表明，鹵系阻燃劑在單獨(dú)使用時(shí)，往往很難達(dá)到理想的阻燃效果，除非增加阻燃劑的用量。
可是阻燃劑用量加大，又給高聚物的機(jī)械性能、加工性能帶來(lái)不良影響。
為解決這一矛盾，人們嘗試添加一些其他物質(zhì)同鹵系阻燃劑混合使用，就可以較少用量獲得較好的阻燃效¹—&mdash這這就是協(xié)同效應(yīng)，常用的增效劑。
（二）磷系阻燃劑
磷系阻燃劑的特點(diǎn)是阻燃效力高，但由于它對(duì)高聚物的機(jī)械加工性能影響較大，因而不如鹵系阻燃劑使用廣泛。磷系阻燃劑包括無(wú)機(jī)磷阻燃劑和有機(jī)磷阻燃劑兩大類(lèi)。
1.無(wú)機(jī)磷阻燃劑：最常用的是紅磷和聚磷酸銨。聚磷酸銨單獨(dú)使用或與鹵代物并用時(shí)，阻燃效果不大，當(dāng)同其他磷化物或氯化物并用時(shí)，阻燃效能明顯提高。
在燃燒時(shí)，會(huì)發(fā)生以下變化：磷化合Î&rarr磷磷Ë&rarr偏偏磷Ë&rarr聚聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃體覆蓋于燃燒體表面，隔絕空氣。對(duì)于含氧的高聚物，聚偏磷酸還具有脫水作用，使高聚物脫水分解，生成致密的炭化層，使燃燒終止。
2.有機(jī)磷阻燃劑：這類(lèi)阻燃劑主要包括磷酸酯、亞磷酸酯、磷化合物及鹵化磷等。
這些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。如聚丙烯中添¼．、％％氯化石蠟、．、％％亞磷酸乙烯酯，可通¹ASTM—D635—56燃燃燒試驗(yàn)，如果不加氯化石蠟，即使加È1％％亞磷酸乙烯酯，也達(dá)不到以上的阻燃效果。
磷化合物的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是防熔滴、發(fā)煙少，其中效果最佳的是鹵化磷，若與聚磷酸銨并用，效果更好。
（三）其它無(wú)機(jī)阻燃劑
有機(jī)阻燃劑大多都有毒性、腐蝕性、發(fā)煙性等缺點(diǎn)，而且價(jià)格較貴、
無(wú)機(jī)阻燃劑恰恰可以彌補(bǔ)這些缺陷。一般無(wú)機(jī)阻燃劑往往兼有阻燃、消煙兩種功能。
因此近年來(lái)無(wú)機(jī)阻燃劑得到了迅速發(fā)展。
除了前面提到µS、。無(wú)無(wú)機(jī)物外，還有ºA、。M、。、。M、。Z等等的無(wú)機(jī)物。
這些無(wú)機(jī)物阻燃劑大多是吸熱失水，水蒸汽起冷卻和稀釋可燃?xì)怏w的作用，從而抑制燃燒的進(jìn)行。
1.鋁化合物：主要品種ÊA（、O）、，，當(dāng)外界溫度達(dá)µ19℃℃時(shí)、A（、O）、開(kāi)開(kāi)始失水。
但由于它的失水溫度太低，不大適合于高聚物用。
由于氧化鋁來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，具有阻燃劑、消煙劑和填充劑三重功能，所以仍不失為一個(gè)有發(fā)展前途的阻燃劑。
2.硼化合物：硼化合物是一類(lèi)品種較多的阻燃劑，有硼酸鋅、硼酸銨、硼酸、硼砂、偏硼酸鋇等。
其阻燃機(jī)理除ÍA（、O）、一一樣吸熱失水外，還具有同磷化合物類(lèi)似µ&ldquo膜膜效Ó&rdquo，，生成一層固熔體覆蓋在高聚物表面，產(chǎn)生阻燃效果。
硼酸鋅ÓSb2O等等量并用，阻燃效果可超過(guò)它們單獨(dú)使用的任何一個(gè)，而且發(fā)煙量少、價(jià)格低，硼酸鋅的價(jià)格只ÓSb2O的的三分之一左右，是一種理想µSb2O代代用品。
3.氫氧化鎂是高分子材料的添加型無(wú)機(jī)阻燃劑，與其它無(wú)機(jī)阻燃劑相比，氫氧化鎂具有較多優(yōu)點(diǎn)、
（一）氫氧化鎂具有阻燃、消煙和填充三重功能，賦予材料無(wú)煙性、無(wú)腐蝕性，能獲得更優(yōu)良的阻燃和消煙效果、
（二）氫氧化鎂在生產(chǎn)、使用和廢棄過(guò)程中均無(wú)有害物質(zhì)排放，不造成環(huán)境污染、
（三）氫氧化鎂的初始熱分解溫度Î34℃℃、49℃℃分解完全，比氫氧化鋁的分解溫度¸14℃℃。
它的總吸熱量Î44.8KJ/mo，，比氫氧化鋁的總吸熱量約¸17。。
因此，它能承受更高的加工溫度，有利于在產(chǎn)品生產(chǎn)中加快擠塑速度，縮短模塑時(shí)間、
（四）氫氧化鎂在燃燒分解時(shí)除自身進(jìn)行脫水外，還能促進(jìn)聚合物的成碳作用，形成保護(hù)層，發(fā)揮出更好的阻燃效果；
（五）氫氧化鎂與其它阻燃劑配合使用表現(xiàn)出良好的阻燃協(xié)同效應(yīng)。
二、燃燒及阻燃機(jī)劑
要要研究阻燃劑的阻燃機(jī)理，必須首先了解高聚物燃燒機(jī)理。
（一）燃燒機(jī)劑
有機(jī)高聚物的燃燒，實(shí)質(zhì)是熱分解的過(guò)程伴隨著發(fā)光、發(fā)熱和氧的化學(xué)反應(yīng)。
可燃性物質(zhì)、氧氣和能量是其三要素。
（二）阻燃機(jī)劑
根據(jù)上面的燃燒機(jī)理，可以知道通過(guò)吸收熱能、降低燃燒體的溫度，除去能量；隔斷空氣；供¸CO等等惰性氣體，使氣體的組成改變，離開(kāi)燃燒極限；捕獲活性自由基等辦法，使熱分解反應(yīng)終止。
2、凝相阻燃機(jī)劑
凝凝相阻燃就是阻燃劑以凝聚相形態(tài)，發(fā)揮其阻燃作用?？煞殖赡ぷ枞己捅诿孀枞夹?yīng)兩種。
1.成膜效應(yīng)
阻燃劑受到高溫后，在燃燒體表面形成一層不易燃燒、不易揮發(fā)的保護(hù)膜，從而把燃燒體ÍO和和火源隔絕開(kāi)來(lái)，使火焰熄滅。
無(wú)機(jī)磷阻燃劑的阻燃機(jī)理就以凝相機(jī)理為主，在燃燒時(shí)，磷化合物逐步分解成磷酸、偏磷酸，最后生成玻璃體狀的聚偏磷酸，覆蓋于燃燒體的表面，隔絕空氣。
2.壁面效應(yīng)
所謂壁面效應(yīng)，就是阻燃劑在高溫時(shí)產(chǎn)生的一種惰性粉塵，這些惰性粉塵就像容器的器壁一樣，既能吸收燃燒熱，又能吸附燃燒過(guò)程的活性物質(zhì)，使活性物質(zhì)失活，從而抑制燃燒。
三、阻燃劑的評(píng)估方法
為了評(píng)估各種阻燃劑的優(yōu)劣，國(guó)際上陸續(xù)建立起許多試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。
這兩個(gè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)已被廣泛采用。
每種規(guī)則取三個(gè)試樣進(jìn)行平行試驗(yàn)。
將試樣上端豎直固定，離其下端一處放些藥棉。
點(diǎn)燃試樣下¶1秒秒鐘，將火源移走，記錄燃燒時(shí)間。
根據(jù)試樣的點(diǎn)燃、燃燒時(shí)間和滴落情況的不同，將試驗(yàn)結(jié)果分為三個(gè)等級(jí)、V；、V；、V。。
墻壁嵌以石膏板，房間外面裝有各種自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)試驗(yàn)材料在房?jī)?nèi)燃燒時(shí)，監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)記錄下燃燒過(guò)程中的各種有關(guān)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，如溫度、煙霧、有害氣體等。
通過(guò)模擬火災(zāi)試驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果可信度高，和實(shí)際火災(zāi)中的真實(shí)燃燒結(jié)果相吻合，對(duì)阻燃劑的研究開(kāi)發(fā)具有更大的指導(dǎo)作用。
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