阻燃PC講述阻燃PC的高效阻燃系統(tǒng)
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責(zé)任編輯：東莞市三貝絕緣材料有限公司
發(fā)表時間：2018-01-10
目前高聚物中使用的常規(guī)阻燃劑，阻燃效率低，用量大，從而惡化了高聚物基材原有的優(yōu)異性能，增加高聚物燃燒或熱解時生成的煙量及有毒氣體量，增加材料的價格，并造成阻燃高聚物加工及回收方面的困難。因此，阻燃PC供應(yīng)商尋求高效的阻燃系統(tǒng)，是阻燃領(lǐng)域內(nèi)人們長期的奮斗目標(biāo)。據(jù)專家們預(yù)測，具有下述特征之一的阻燃系統(tǒng)，有可能成為具有發(fā)展前景的未來的高效阻燃劑，這些特征是：(1)能抑制凝聚相的氧化反應(yīng)；(2)具有催化阻燃作用；(3)能發(fā)揮高效的氣相阻燃作用；(4)能形成有效的含炭層或含其他阻燃元素的防護(hù)層?，F(xiàn)介紹4類高效阻燃系統(tǒng)。
1、催化阻燃系統(tǒng)
催化阻燃系統(tǒng)是指那些在一定條件下能脫水生成強(qiáng)酸的化合物，它們可促進(jìn)高聚物成炭，但這種作用模式對烴類高聚物效果不佳。不過，如果聚烯烴能在催化劑作用下氧化脫氫而形成水和炭，則不僅燃燒熱可大大降低，材料的阻燃性也大為改善，而且燃燒產(chǎn)物只是無毒的水蒸氣。例如，在聚丙烯中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的鉻，可使聚丙烯的氧指數(shù)提高至27，其機(jī)理可能涉及聚丙烯的催化脫氫和成炭?！×硗?，在聚丙烯中加入1%的乙酰丙酮鋅和乙酰丙酮鈷，可使材料具有自熄性(見表1)。這類添加劑可能是催化助氧化劑，它們能提高聚合物的成炭率。
2、芳香族磺酸鹽(酯)
一系列無機(jī)的和有機(jī)的芳香族磺酸鹽(酯)被發(fā)現(xiàn)是聚碳酸酯(PC)的極有效的阻燃劑，所需用量極低(催化劑量)(見表2)。例如，當(dāng)PC中含有約0.1%的2?4?5-三氯苯磺酸鈉(鉀)時，PC的氧指數(shù)可達(dá)25～35，阻燃級別可達(dá)UL 94 V-0級。這類阻燃劑已在工業(yè)上獲得應(yīng)用。芳香族磺酸鹽(酯)的高阻燃效能來自它能催化加速PC的熱降解，并在材料的燃燒表面形成炭層。表2所列其他的PC阻燃劑的阻燃機(jī)理與芳香族磺酸鹽類似。
3、凝聚相中的自由基抑制劑 凝聚相中的表面氧化對于聚合物的高溫降解具有十分重要的作用，因?yàn)檠跄艽┩改承┤紵酆衔锏谋韺?。因此，凝聚相中的抗氧系統(tǒng)在原則上可能都具有阻燃作用。但是，大多數(shù)抗氧劑和自由基清掃劑在高聚物氧化裂解溫度下對阻燃不很有效，因?yàn)樵诖藴囟认?，鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)的鏈引發(fā)階段速度很快，通常的抗氧劑將被破壞。不過，對位處"燃燒傳播"和"燃燒自熄"之間的配方，加入自由基抑制劑可能有利于使燃燒自熄；而對某些阻燃聚合物、抗氧劑也可使材料氧指數(shù)有所提高(見表4）。 具有多共軛芳香結(jié)構(gòu)或金屬還原劑型的高溫抗氧劑，可能對抑制燃燒塑料的表面氧化有效。下述兩種化合物由于分子結(jié)構(gòu)中同時具有含鹵亞酰胺及受阻酚，故可能同時兼具阻燃作用和抑制自由基的作用。
以化合物(Ⅰ)阻燃聚乙烯時，其氧指數(shù)比以氯菌酸酐阻燃者(氯含量相同時)有所提高。但要想使抗氧劑發(fā)揮高效阻燃作用，必須設(shè)計(jì)耐高溫的抗氧系統(tǒng)。
4、高效氣相阻燃劑
有人認(rèn)為，有些在氣相中釋出HCl和HBr的阻燃系統(tǒng)，可能基本上只是發(fā)揮物理作用。例如，三(二氯異丙基)磷酸酯用于阻燃聚氨酯泡沫塑料。另外，三氯化銻是通過化學(xué)作用抑制自由基反應(yīng)的；但對烴的燃燒肯定存在一些更有效的燃燒抑制劑，如羰基鐵、四乙基鉛、二氯二氧化鉻等，它們的阻燃效率至少比三氯化銻高出一個數(shù)量級。例如，為使己烷—空氣混合物燃燒速度降低30%，所需的抑制劑三氯化銻及氯氧化磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.64%和0.98%，而四乙基鉛及五羰基鐵則分別只需0.18%及0.10%，即后兩者僅為前兩者的1/10左右。特別是，在氫氧焰中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1×10-6的Mg、Cr、Mn、Sn或U鹽，即是有效的氣相中自由基結(jié)合的催化劑。但這類試驗(yàn)表明，比現(xiàn)有阻燃系統(tǒng)效率高出一兩個數(shù)量級的氣相阻燃劑是可能找到的。
