面對越來越嚴格的環保、安(ān)全要求,在應用(yòng)更趨廣泛的塑料、樹脂領域,新(xīn)型阻燃劑異軍突起,無鹵、高效、低煙、低毒已成為(wèi)其發展方向。塑料和樹脂的消費愈來愈廣泛地進入生産(chǎn)和生活的各個領域,但與此同時由于塑料和樹脂的可(kě)燃性引起的火災也帶來了人員傷亡和經濟損失。因此從60年代起,一些發達國(guó)家即開始生産(chǎn)和應用(yòng)阻燃塑料。70年代,國(guó)外阻燃劑的消費量和品種快速增長(cháng),年增長(cháng)率為(wèi)6~8%。目前阻燃劑的消費量已躍居塑料助劑第二位,成為(wèi)僅次于增塑劑的大品種。 我國(guó)阻燃料學(xué)的研究起步較晚,1985年國(guó)内的阻燃劑品種隻有(yǒu)40多(duō)種。産(chǎn)量約為(wèi)5000噸,僅為(wèi)美國(guó)阻燃劑年産(chǎn)量的十分(fēn)之一;但到1998年,國(guó)内阻燃劑的年産(chǎn)量已達7萬多(duō)噸,2000年需求量達9萬多(duō)噸,目前年生産(chǎn)規模已達13萬噸左右。我國(guó)阻燃劑産(chǎn)品中(zhōng)氯系占69%,無機體(tǐ)系僅占阻燃劑的17%左右,其中(zhōng)有(yǒu)一半為(wèi)二氧化二銻,而氫氧化鋁、氫氧化鎂還不到10%;鹵系約占整個阻燃劑的80%。與國(guó)外阻燃劑以無機體(tǐ)系為(wèi)主(占總體(tǐ)的50~60%),主要品種是氫氧化鋁和氫氧化鎂的現狀比,結構還有(yǒu)待優化。 據專家介紹,阻燃劑種類繁多(duō),可(kě)分(fēn)為(wèi):有(yǒu)機阻燃劑和無機阻燃劑。具(jù)代表性的阻燃劑是氯系、溴系、磷系及氫氧化鋁、氫氧化鎂等。
有(yǒu)機阻燃劑有(yǒu)三大類,其特點各異。
一是氯系阻燃劑:以含氯量較高的氯化石蠟為(wèi)主,其申主要是氯蠟-52和氯蠟-40。目前氯系阻燃劑正朝着無污染、高純度、高熱穩定性、高含氯量方向發展,其代表産(chǎn)品是氯蠟-70,國(guó)外已經使用(yòng)的全氯環戊癸烷和反應型氯系阻燃劑氯菌酸國(guó)内尚無工(gōng)業化産(chǎn)品。
二是溴系阻燃劑:大多(duō)在200℃~300℃下分(fēn)解,分(fēn)解時通過捕捉高分(fēn)子材料降解反應生成的自由基,延緩或終止燃燒的鏈反應,釋放出的HBr是一種難燃氣體(tǐ),可(kě)以覆蓋在材料的表面,起到阻隔表面可(kě)燃氣體(tǐ)的作(zuò)用(yòng)。溴系阻燃劑的适用(yòng)範圍廣泛,是目前世界上産(chǎn)量最大的有(yǒu)機阻燃劑之一,主要産(chǎn)品有(yǒu)十溴二苯醚、四澳雙酚A、五溴甲苯和六溴環十二烷等。
三是磷系阻燃劑:也是一種阻燃性能(néng)良好的阻燃劑,在全球阻燃劑非鹵化動向的驅使下,國(guó)外對此進行了大量的研究。有(yǒu)機磷系阻燃劑主要産(chǎn)品有(yǒu)磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯類的特點是具(jù)有(yǒu)阻燃與增塑雙重功能(néng)。含磷無機阻燃劑主要産(chǎn)品有(yǒu)紅磷阻燃劑、磷酸铵鹽、聚磷酸铵等。紅磷的阻燃效果比磷酸酯類的阻燃效果更好。其用(yòng)量也在增加。含磷無機阻燃劑因其熱穩定性好、不揮發。不産(chǎn)生腐蝕性氣體(tǐ)、效果持久、毒性低等優點而獲得廣泛的應用(yòng)。
無機阻燃劑分(fēn)解溫度高,除了有(yǒu)阻燃效果外,還有(yǒu)抑制發煙和氯化氫生成的作(zuò)用(yòng),目前國(guó)外工(gōng)業發達國(guó)家無機阻燃劑消費量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有(yǒu)機阻燃劑。主要使用(yòng)的品種有(yǒu)氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、三氧化二梯等。氫氧化鋁是集阻燃、抑煙、填充三大功能(néng)于一身的阻燃劑,無毒、無腐蝕、穩定性好、高溫下不産(chǎn)生有(yǒu)毒氣體(tǐ),且價格低廉,來源廣泛。
氫氧化鎂在340℃~490℃之間分(fēn)解。熱穩定性好,具(jù)有(yǒu)良好的阻燃及消煙效果,特别适宜于加工(gōng)溫度較高的聚烯烴塑料。氫氧化鋁和氫氧化鎂兩者複合使用(yòng)能(néng)相互補充,其阻燃性能(néng)比單獨使用(yòng)效果要好。 鹵素阻燃劑的優點是用(yòng)量少、阻燃效率高且适應性廣,但其嚴重缺點是燃燒時生成大量的煙和有(yǒu)毒且具(jù)腐蝕性的氣體(tǐ),危害很(hěn)大。近幾年開發無鹵阻燃劑取代鹵素阻燃劑已成為(wèi)世界阻燃發展趨勢。研究開發新(xīn)型阻燃劑,降低材料燃燒時的煙量及有(yǒu)毒氣體(tǐ)量,成為(wèi)近年來阻燃領域中(zhōng)的重點研究課題之一。
目前采用(yòng)的抑煙劑主要以金屬氧化物(wù)、過渡金屬氧化物(wù)為(wèi)主,主要有(yǒu)硼酸鋅、鋁化合物(wù)(三氧化鋁、鉛酸铵)及其複配物(wù)、鎂-鋅複合物(wù)、二茂鐵、氧化錫、氧化銅等。協同體(tǐ)系阻燃效果好、成本低,既可(kě)阻燃又(yòu)可(kě)抑煙,還具(jù)有(yǒu)一些特殊功能(néng),常用(yòng)的協同體(tǐ)系主要是鹵-磷、銻-磷、磷-氮等,達到提高阻燃性能(néng)的目的。紅磷是主要的阻燃協效制之一,它對氫氧化鋁、氮等阻燃體(tǐ)系都有(yǒu)協效作(zuò)用(yòng)。