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塑料阻燃剂的开发方向

业内专家认为,我国阻燃剂的开发方向如下: 
(1)发展非卤化高性能无机阻燃剂。由于绝大多数含卤阻燃剂会释放出对人体有害的气体,因此提出了阻燃材料非卤化的要求。非卤化技术的关键在于解决固体颗粒的超微细化及表面处理问题,同时不要考虑到粒子的形成和分布及纯度问题。 
 (2)寻求锑代用品和减少发烟量是锑阻燃剂不可缺少的协同剂,但锑产品不仅价格高,且发烟量大,因此,对三氧化二锑的粒度要求越来越高。阻燃剂颗粒越细,对材料的物理机械性能影响越小,故应大力开发超细三氧化二锑和胶体三氧化二锑,调节氢氧化铝的粒径分布,增强阻燃效果。 
 (3)稳定化、多功能及低毒是磷系阻燃剂的发展方向。磷系阻燃剂大多是液体,因而挥发性大、耐热性差是小分子磷系阻燃剂的主要特点。为克服这些缺点,国内外正在努力开发大分子量的化合物和齐聚物。 
 (4)高分子型溴系阻燃剂是今后更新换代的较好品种。溴系阻燃剂因发烟量大而不尽满意,但由于阻燃效果好,用量少,对产品性能影响小,因此在今后相当长时间内仍是阻燃剂的主要品种。溴系阻燃剂今后的一个重要方向是向高分子化发展,以解决迁移性,提高相容性和热稳定性等问题。 
(5)红磷是一种有效阻燃剂。由于它在摩擦、碰撞时易燃,红磷包覆技术在国内外也成了一个研究热点。所谓红磷包覆是指红磷微粒外包覆一层膜而使之成为胶囊。这种胶囊在加工温度、压力下不会破裂,但其着火时,这层膜却能立即熔融分解释放出阻燃剂而达到阻燃的目的。近年来红磷包覆研究主要采用交联聚合物或金属氧化物。 
 (6)膨胀型阻燃体系是新发展的一种无卤阻燃体系。该体系具有很高的阻燃性能,在燃烧过程中无滴落、低烟、无毒。这类阻燃剂由酸源、碳源和发泡源组成。酸源一般是无机酸或是在燃烧时能生成酸的盐,碳源为碳的多元醇化合物,而发泡源为胺或酰胺等化合物。 
   塑料用阻燃剂在我国具有极大的潜在市场。目前我国阻燃剂无论在品种上还是用量上与发达国家存在较大差距,随着国家对塑料阻燃技术要求力度的加强,我国阻燃剂的开发和发展将出现更好的广阔前景。 
加快阻燃技术及材料的开发和推广步伐 
阻燃剂及阻燃材料在工业生产和人们生活中的重要性不容置疑,其发展趋势和应用领域格外引人关注。 
溴系阻燃剂仍是主力 
高聚物的阻燃技术,当前主要以添加型派系阻燃剂为主,常用的有十溴二苯醚、八溴醚、四溴双酚A,六溴环十二烷等,其中尤以十溴二苯醚使用量为最大。溴系阻燃剂的分解温度大多在200~300℃左右,与各种高聚物的分解温度相匹配,因此能在最佳时刻与气相及凝聚相同时起到阻燃作用,且添加量小、阻燃效果好。但近年来,欧洲一些“绿色”环保组织对溴系阻燃剂产生了误解,以溴系阻燃剂有毒为由要求政府放宽对部分塑料制品(如电视机外壳)的严格阻燃标准,结果导致电视机成为欧洲国家引起火灾的主要原因之一。 
这些“绿色”环保组织还认为,溴系阻燃剂在燃烧时会产生有毒烟雾,为此溴化物科学与环境论坛和溴系阻燃剂生产商会完成的多项研究报告显示,溴系阻燃剂能显著减少高聚物燃烧时有毒气体的排放,有利于保护环境。美国国家标准和技术实验室NIST的研究也显示,在燃烧时,含溴阻燃剂的高聚物所产生的总发烟量中有毒成分只是无阻燃高聚物的1/3。 
另外,近期争议最多的是多溴二苯醚(PBDPO)在燃烧时,会产生有毒致癌的多溴代苯并恶英(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF)。为此世界著名的溴系阻燃剂厂商将多溴二苯醚类阻燃剂进行测试,表明这些产品都能通过德国二恶英条令和美国环保局的严格规定,没有产生PBDD和PBDF的危险。因此多溴二苯醚类阻燃剂在美国、日本、欧洲部分国家依然十分畅销。溴类阻燃剂现在仍然是全世界范围内阻燃技术中的主力军。目前对溴类阻燃剂的偏见会随着科学技术的进一步发展而得到澄清,至少在今后二十年内它仍会被大量使用。 
阻燃剂家族中的其他品种有磷系、三嗪系、硅系、膨胀型、无机型等,这些阻燃剂在各种不同使用领域发挥着各自独特的阻燃效果。 
在磷系阻燃剂中,有机磷系的品种大都是油液状,在高聚物加工过程中不易添加,一般在聚氨酯泡沫、变压器油、纤维素树脂、天然和合成橡胶中使用。而无机磷系中的红磷,是纯阻燃元素,阻燃效果好.但它色泽鲜艳,因而应用受到部分限制。红磷的应用要注意微粒化和表面包覆,这样使它在高聚物中有较好的分散性,与高聚物的相容性好,不易迁移,能长久保持高聚物难燃性能。 
另外,聚磷酸铵(APP)也是用量很大的一种阻燃剂,特别应用于各种类型的防火涂料和膨胀型阻燃剂中,能起到发泡气源的作用。聚磷酸锭的聚合度是决定上述两种产品质量的关键,聚合度愈高,阻燃防火效果愈好。虽然国内现在已有聚合度超过100的产品,但国外APP的聚合度在500以上已很常见。 
三嗪系阻燃剂主要是指三聚氰胺及其衍生物,这类物质有多重反应功能、有优异的热稳定性,耐久性和耐候性。它们的阻燃效果好,与高聚物相容性也好,因此应用较广。常用的有三聚氰胶、三聚氰尿酸盐(MCA)等。 
硅系阻燃剂国内尚无生产,美国GE公司在中国推广的SFR-100是透明粘稠状的硅酮聚合物,它与硬脂酸镁、氢氧化铝、APP和季戊四醇的不同配合,可以起到较佳的阻燃和抑烟效果。目前又推出了颗粒状高聚合的SFR-1000,更适宜在高聚物阻燃处理中应用。
膨胀型阻燃剂是近年来开发的以磷、氮为主要成分的阻燃剂,这类阻燃剂受热时,表面能形成一层致密泡沫炭层,起到隔热、隔氧、抑烟,又能防止熔滴,具有良好的阻燃性能,我国自1992年开始已有多家研究单位从事这方面的开发,但尚未见到有工业规模生产的报道。而对于无机阻燃剂,有人将SbsO3。归于此类,但事实上,Sb2O3只是与卤素类阻燃剂合用的协效剂,Al(OH)3、Mg(OH)2才是无机阻燃剂中的主力军,尤其在某些领域是无卤阻燃的第一选择。由于无机阻燃需要添加大量阻燃剂,在特殊情况下会超过高聚物本身的量,因此势必对高聚物的物理机械性能产生很大影响,这就要求对无机阻燃剂进行微粒化和表面活化处理。微粒化的目的是让它们在高聚物中分散均匀,在体相中处处起到阻燃作用,表面活化则是为了改善无机阻燃剂与高聚物之间的相容性,以减轻由于添加大量无机阻燃剂而使高聚物本身机械强度的下降。 
近来纳米热引起了各行业的关注,有报道说纳米粒子在无机阻燃剂方面具有优越性,但从目前的实际看,纳米粒子的添加对改善机械强度有好处,但对阻燃性能并没有太大影响。因为无机阻燃剂的阻燃机理是受热分解释放水蒸气,以水蒸气的量来决定它的阻燃效果,因此与阻燃剂的量有关,而与阻燃剂是否为纳米粒子无关,一般来讲无机阻燃剂的粒径分布在2μm~5μm之间已足矣。 
目前我国的阻燃技术基本上与国际先进水平保持同步,各种阻燃制品的难燃要求也是参照发达国家的同类标准而制订的,但各专业主管部门对公共场所使用的阻燃制品标准不统一,使得我国阻燃制品总量以及使用的场所远远落后先进国家水准。美国在上世纪90年代末期,阻燃塑料制品占其塑料总使用量的40%左右,而我国连1%还不到。因此加强阻燃技术的开发和阻燃制品的推广,我们还有很多的工作要做。 


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