高分子材料阻燃剂的分类

chenhaoyu0803 · 发表于 2011-1-10 13:36:59

　　阻燃剂是用于提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。按阻燃剂与被阻燃基材的关系，阻燃剂可分为添加型及反应型两大类。前者与基材的其他组分不发生化学反映，只是以物理方式分散于基材中，多用于热塑性高分子材料。后者或者为高分子材料的单体，或者作为辅助试剂而参与合成高分子材料的化学反应，最后成为高分子材料的结构单元，多用于热固性高分子材料。按阻燃元素种类，阻燃剂常分为卤系、有机磷系及卤-磷系、氮系、磷-氮系、锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、钼系等。
　　(一)卤系阻燃剂
　　卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，添加量少、阻燃效果显著。含氯的阻燃剂主要有氯化石蜡、氯化聚乙烯等;含溴阻燃剂因阻燃效果较好，应用极为广泛，逐渐取代氯系阻燃剂。卤系阻燃剂阻燃机理比较清楚，但其阻燃的同时，也带来了一些严重的问题，放出大量的有毒气体(如HCl,HBr等)，卤化氢气体易吸收空气中的水分形成氢卤酸，具有很强的腐蚀作用，并产生大量的烟雾，这些烟雾、有毒气体和腐蚀性气体给灭火、逃离和恢复工作带来很大的困难。
　　(二)磷系阻燃剂
　　有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、有机盐类、氧化膦、含磷多元醇及磷氮化合物等，但应用最广的是含卤磷酸酯。有机磷系阻燃剂主要在火灾初期的高分子材料分解阶段起作用。
　　它能促进高分子材料脱水炭化，从而使高分子材料不能产生可燃性气体，并且由于不挥发性磷化合物起凝结剂的作用，使炭化物形成保护性炭膜，以隔绝外界的空气和热。
　　(三)无机阻燃剂
　　无机阻燃剂的阻燃作用主要是通过比容大的填料的蓄热和导热使材料达不到分解温度，或通过阻燃剂受热分解吸热使材料温升减缓或终止来实现。其阻燃机理是在受热时释放出结晶水，蒸发，分解并放出水蒸汽，此反应吸收大量燃烧热，降低了材料的表面温度，使高分子材料的热分解和燃烧率大大降低;分解时产生的大量水蒸汽稀释了可燃性气体的浓度也起到阻燃作用，并有一定冷却作用;热解生成的氧化镁氧化铝等产物与燃烧时塑料表面的炭化产物结合生成保护膜，即可切断热能和氧的入侵又可阻止小分子的可燃性气体逸出，亦达到阻燃效果。这类物质具有热稳定性好、阻燃、无毒、不挥发、不产生腐蚀性气体、发烟量小、不产生二次污染等优点，是低卤无卤阻燃体系的主要原料。
　　(四)含硅阻燃剂
　　有机硅阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂，也是一种成炭抑烟剂，包括硅烷共聚物和硅树脂。目前具有代表性的有机硅阻燃剂是美国通用公司生产的SFR-100，它是一种呈透明状的硅酮聚合物，通常与一种或多种协同剂(硬脂酸镁、聚磷酸铵与季戊四醇的混合物、氢氧化物等)并用。研究发现在高分子材料中加入有机硅阻燃剂，能促进炭层的形成，降低聚合物的燃烧性。
　　(五)氧化锑阻燃剂
　　氧化锑化合物品种有三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠等。可单独使用亦可复合使用，与卤系阻燃剂等具有协同效应和抑烟效果。粒子愈细愈可使阻燃性能得到改进，但是其最大的缺陷是在燃烧时产生的烟雾有较大的毒性，这是欧盟一些国家阻燃专家提出的禁止使用十溴联苯醚等的主要理由。
　　(六)本质阻燃高分子材料
　　本质阻燃高分子材料指那些由于具有特殊的化学结构而使自身具有阻燃性的高分子材料，它们不需要改性就具有耐高温，抗氧化，不易燃等特点。近年来，人们研制了一些新型的本质阻燃高分子材料，其中芳基乙炔聚合物在高温下裂解形成的炭层可在氧化环境下承受极高温度(1500-2000℃)，有希望作为烧蚀材料用于火箭导弹系统和宇宙飞船的重返大气设备中;主链含有硅、硼的无机-有机杂化共聚物在空气中受强热时可形成炭-陶瓷保护膜，阻止材料在高温下进一步被氧化。但在现阶段，此类化合物或者价格高昂，或者制造及加工工艺复杂，其应用相当有限，但它们代表了阻燃高分子材料的一个发展方向。