阻燃剂成分配方分析

项目介绍

阻燃剂，顾名思义，即为赋予易燃物质难燃性的功能性助剂。主要是针对高分子材料的自然设计的。阻燃剂有多种类型，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

 

添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃效果。目前添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂。有机阻燃剂是以溴系、氮磷系、氮系为代表。无机阻燃剂主要以三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系等为代表。

 

反应型阻燃剂则是作为单体参加聚合反应，因此使聚合物本身含有阻燃成分。其优点是对聚合物使用性能影响较小，阻燃性持久。

 

阻燃机理主要有如下几个方面：

（1）吸热作用

（2）覆盖作用

（3）抑制链反应

（4）不燃气体窒息作用

应用范围

阻燃剂根据组分不同可分为卤系阻燃剂、有机氮磷类阻燃剂、膨胀型阻燃剂以及无机阻燃剂等。

 

2.1 卤素类阻燃剂

随着RoHS和WEEE等相关法律法规的颁布，其应用范围受到了一定的限值。但在我国市场上仍有大量的卤素类阻燃剂在使用，其中主要为溴类阻燃剂，如四溴双酚A等。在实际使用过程中，卤素类阻燃剂通常与其他协效剂复配使用组成协同阻燃系统，比如卤/锑协同系统等。单一卤素阻燃剂的阻燃机理主要以气相阻燃机理为主，以凝聚相阻燃机理为辅。

 

2.2 有机磷阻燃剂

有机磷阻燃剂是与卤素类阻燃剂并重的一类高效阻燃剂，近几年因其高效无毒环保的特点收到青睐。有机磷系阻燃剂主要有有磷酸酯（（RO）₃PO）、亚磷酸酯（（RO）₃P）、膦酸酯（（RP（O）（OR）₂））、有机鏻盐、氧化磷等，其中间亚苯基四苯基双磷酸酯（RDP）、磷酸三苯酯（TPP）、四羟甲基氯化磷（THPC），双酚A双（二苯基磷酸酯）（BDP）等是目前工业中用量较大的含磷阻燃剂品种。目前多数含磷阻燃剂主要为凝聚相阻燃机理发挥作用。

 

2.3 有机氮阻燃剂

含氮阻燃剂相比于卤系阻燃剂，因其烟密度低、毒性低，阻燃效率相对较高，腐蚀性小等特点得到了广泛的应用和发展。含氮类阻燃剂主要有密胺氰尿酸盐、密胺磷酸盐、咪唑类、哌嗪类，三嗪类成炭剂和胍盐类阻燃剂等。目前工业中应用较为广泛的含氮类阻燃剂有三聚氰胺（MEL），氰尿酸三聚氰胺（MCA），聚磷酸三聚氰胺（MPP）等。含氮类阻燃剂的主要作用机理为吸热、生成惰性气体、促进成碳且大多为膨胀隔离层的形成、熔流耗热、捕捉燃烧活性自由基等。

 

2.4 膨胀型阻燃剂（IFR）

该类阻燃剂为一种复配阻燃剂，是近年来被广泛认为实现材料阻燃无卤化的最主要途径之一。其主要由三种组分构成：酸源、气源、碳源。三种组分协效发挥作用。传统的IFR阻燃剂主要为聚磷酸铵（APP），MEL，季戊四醇（PER）以3：1:1的比例混合得到。

 

在选择IFR体系时，需要注意的原则有：

1、三源组分的热稳定性需高于聚合物加工温度，且与聚合物的降解温度相匹配；

2、膨胀炭层可以顺利形成，且能完全覆盖在聚合物表面，聚合物在热降解过程中不会对膨胀炭层的形成造成破坏；

3、IFR的各组分对聚合物的物理机械性能影响应尽量小，且三源组分之间和其他的添加助剂不会发生不利的相互作用。

 

2.5 无机类阻燃剂

无机类阻燃剂主要包括金属氢氧化物、红磷、无机纳米粒子和填料等。

 

金属氢氧化物主要为氢氧化镁和氢氧化铝，其阻燃机理主要为受热时可以吸收热量。

 

常见问题

（1）为什么聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）中加入相同份数的阻燃剂阻燃效率存在差别？

答：由于阻燃剂的分解温度与PP的分解温度接近，因此PP与阻燃剂之间匹配度更高导致其阻燃效率好。

 

（2）PP阻燃剂与PP阻燃母粒有什么不同？

答：PP阻燃剂是粉剂，需要与其他剂进行配合使用，而PP阻燃母粒，是已经配方好的母粒，可直接使用。

 

（3）为什么有一些用P-N系阻燃生产的PP放置一段时间后外表有油状物或者粉状物析出？

答：碳源、酸源、气源是组成了阻燃剂的主要成分，加工的时候由于外力作用粉体会分散开来，时间一久，由于分子是不断运动的，所以极性不同的物质会慢慢分离开来，从而导致粉体会从内部析出，导致外表有油状或者粉状物析出。

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