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    卤系阻燃剂是怎样达到较理想的阻燃效果的?

    2014-9-10 14:57:07 浏览:466

         卤系阻燃剂品种最多,应用面也最广。卤系中的氟化物由于价格高、阻燃效力差,非特殊情况一般极少作阻燃剂使用。碘化物虽然阻燃效力好,但由于不稳定、易分解,而且价格高,因而也很少使用。唯有氯、溴才是作为卤系阻燃剂中最重要、最普遍的元素。

    当前由于我国氯气过剩,开发性能优良的含氯或氯—溴兼有的阻燃剂,对防止高聚物引起火灾有着无法估计的经济意义和现实意义。

    实验表明,卤系阻燃剂在单独使用时,往往很难达到理想的阻燃效果,除非增加阻燃剂的用量。可是阻燃剂用量加大,又给高聚物的机械性能、加工性能带来不良影响。为解决这一矛盾,人们尝试添加一些其他物质同卤系阻燃剂混合使用,就可以较少用量获得较好的阻燃效果——这就是协同效应,常用的增效剂有Sb、N、P等化合物、最常见的增效剂是Sb2O3。在表一中同时列出了一些增效剂。

    (l) 卤系阻燃剂分解产生卤化氢(HX),卤化氢消除高分子材料燃烧反应产生活性自由基。如HX与火焰中链反应活性物质HO·.作用,使上述游离基浓度降低,从而减缓或终止燃烧的链式反应,达到阻燃的目的。
    RX → HX.
    HX + HO·→X·+ H2O
    RH + X·→ HX + R·
    (2)聚合物材料炭化。卤素阻燃剂在燃烧条件下分解出HX后的残留物可促进聚合物材料的脱水炭化,形成难燃的炭化 层,减少了低分子量裂解产物的生成量,阻碍燃烧反应的正常进行。卤系阻燃剂阻燃效果好,添加量少,对材料的性能影响较小。但发烟量大,释放出的卤化氢气体 具有腐蚀性,并且会产生有毒致癌物质多溴代苯并恶英和多溴代二苯并呋喃,影响人体正常代谢。欧盟已在2006年7月1日开始实施RoHS指令,严格限制多 溴二苯醚PBDE、多溴联苯PBB的使用。
    卤系阻燃剂对未增强和增强尼龙均很有效,它可以与协效金属氧化物、金属盐、含磷化合物或成炭剂共同使用。但是卤系阻 燃剂也会造成尼龙链裂解成可燃单体或由卤化氢(HX)引发或催化的类似的东西。卤系阻燃剂通常使用的是氯化阻燃剂和漠化阻燃剂;氯化阻燃剂主要为六氯环戊 二烯与环辛二烯发生狄尔斯-阿尔德反应生成的二元加成产物,双(六氯环戊二烯)环辛烷,它在尼龙中最常用。阻燃尼龙的成分主要包括15%-30%的氯化物 添加剂和4%-15%的金属氧化物协效剂,协效剂包括三氧化二锑、三氧化二铁、氧化锌和硼酸锌,三氧化二铁在尼龙66中是最有效的。溴化阻燃剂单独使用时 效果不是很明显,但通过三氧化二锑的协同作用后,效果非常明显。Br-Sb协同系统对PA的阻燃效果非常好的原因是: 溴化物受热释放的HBr与Sb2O3反应生成SbOBr,而SbOBr受热又放出SbBr3,其中SbBr3是阻燃作用的主要承担者,其作用为:
    ①气相中游离基的捕获剂。
    ②相对密度大,起到排除氧气的作用。
    ③在火焰上空凝聚成液滴或固体微粒,产生壁效应散射大量热量。
    ④由SbOBr分解而来,延长了澳游离基的释出时间,增加了吸热作用。
    卤系阻燃剂对尼龙体系具有优良的阻燃性、加工性和相容性、良好的耐候性、化学稳定性和电学性质,耐热稳定性高,但缺 乏抗紫外光稳定性和表面易喷霜,在对聚合物阻燃的同时,放出有毒的烟、气体。因此危害环境和人类的健康,今后的发展方向应向无卤方向发展,找出一种卤系阻 燃剂的替代物。
    十溴二苯乙烷[9]
    十溴二苯乙烷,他不仅具有十溴二苯醚的诸多优点,而且热稳定性、光稳定性、抗迁移性等多方面都比十溴二苯醚略胜一 筹,更重要的是它的分子中不存在醚键,所以没有生成多溴代二苯并二恶烷和多溴代二苯并呋喃的危险,因此近年来在全球销售前景十分看好,是一个值得重视的新 型溴系阻燃剂。
    十溴二苯乙烷由于熔点极高,而且在树脂中基本不溶,所以使树脂具有较高的热变形温度,缺点是较低的熔流指数和较低的 冲击强度。为了克服这两个缺点,人们又开发了十溴二苯乙烷的改性品种,它们可以赋予被阻燃材料较好的加工性能。提高十溴二苯乙烷阻燃高分子材料冲击强度的 另一个方法是采用冲击强度改性剂,最有效的冲击强度改性剂是SBS和氯化聚乙烯,二者混合使用效果尤佳,可充分发挥冲击强度改性剂的作用。