无机精细化学品-阻燃剂讲解

1、无机精细化学品-阻燃剂 看到上面4副图，你想到了什么？ 阻燃剂应用的必要性 由上面4副图可以看到：在当代社会，随 着合成材料的迅速发展，塑料、橡胶等已 广泛应用与人们的生活衣着各个方面。但 这些材料大多数易燃，燃烧后不易扑灭， 往往会造成较大的火灾事故，许多聚合物 不仅易燃，而且在燃烧过程中还会放出有 毒有害气体，严重损害人们的身体健康。 那么，我们该怎样防止火灾的发生 呢？ 为了降低聚合物的易燃性，防止火灾事 故的发生，较少经济损失，最简单的办法 就是加入阻燃剂。 阻燃剂的作用 阻燃剂在日常的生产、生活中有着巨大 的作用。多年的时间证明，阻燃剂在火灾 中减少人员的伤亡和财产的损失，避免人 们

2、暴露于火灾中所承受的痛苦和对健康的 损害，降低火灾后果的有害作用，是非常 有效的。并且采用阻燃剂，可以减少和防 止火灾的发生，因而既能节省更新火灾损 害设备所需的材料，又能降低火灾时对大 气所释放的污染物，这两方面都有利于保 护环境。 阻燃剂的分类以及无机阻燃剂的特 点 阻燃剂可以分为有机和无机两种。 根据加工方法的不同，阻燃剂又可分为添 加型和反应型两类。 无机阻燃剂属于添加型阻燃剂。 和有机阻燃剂相比，无机阻燃剂具有以下 优点： 毒性低，多数的无机阻燃剂无毒、不产蚀 性气体、热稳定性好、不挥发、不析出、有持 久的阻燃效果、价廉，有广阔的原料来源。 无机阻燃剂的分类 1、锑化合物阻燃剂 2、

3、铝化合物阻燃剂 3、硼化合物阻燃剂 无机阻燃剂的使用方法 无机阻燃剂属于添加型阻燃剂，添加剂使 用时，是将其掺混于聚合物中，只是物理混合， 所以阻燃剂在聚合物中分散越好，其阻燃效果 也就越好，为了提高阻燃剂的分散性和兼容性， 一方面要求阻燃剂的细度越细越好，另一方面 对其表面最好进行活性处理，以提高其与树脂 的结合力。 几种常见的无机阻燃剂 1、氢氧化铝阻燃剂 2、氢氧化镁阻燃剂 3、硼酸锌阻燃剂 氢氧化铝阻燃剂 1、基本性质 分子式为Al(OH)3 ,也称为水和氧化铝 或三水氧化铝。是一种无毒的白色结晶粉 末，相对密度为2.42，折射率为1.57，不 溶于水和乙醇，能溶于无机酸和氢氧化钠 溶

4、液。 2、阻火机理 氢氧化铝 受热分解为三氧化二铝和水， 分解时，吸收大量热量是它阻燃的主要方面， 由于它阻燃作用主要发生在固体降解区域，减 少可燃性气体的发生，产生的烟减少。水合氢 氧化铝做为阻燃剂，主要有以下两方面作用。 (1).受热时三个结晶水带走大量潜热，使 受热体表面降温，同时水蒸气又覆盖在火焰周 围，达到阻燃效果，不产生气体。 （2）带走三个结晶水，使聚合物有抗静 电功能。 3、用途 氢氧化铝是一种用途广泛的无机阻燃剂， 主要用于环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯 硅树脂、氯丁橡胶中。同时也应用于热塑性塑 料中，如聚乙烯、聚丙烯、ABS等。加入到氯 乙烯中用于家庭电气材料，可达到UL

5、-94V-0级 标准。氢氧化铝作为阻燃剂，不仅能阻燃、抑 烟，还可捕捉其它有害气体。氢氧化铝不会产 生腐蚀性燃烧物质，也不会从聚合物中蒸发或 者渗出。它不受水和某些水溶液的影响，是一 种着色性好，无毒无公害，价格低廉的自由流 动的白色粉末。因此，它是阻燃剂中用量最大 的一类产品。 4、生产方法 工业上一般用铝粉或铝灰作为原料。 碳酸氢铵法：将硫酸与铝粉或铝灰作用 生成硫酸铝，再与碳酸氢铵进行复分解反 应，制取三氧化二铝。化学反应方程式如 下： 2 Al(OH)3 +3 H2SO4 Al 2 (SO4) 3 +6H2O Al 2 (SO4) 3 +6NH+6NH4HCOHCO 3 2 2 Al(

6、OH)3 +3(N+3(NH4) ) 2 SO4 +6+6 O2 工艺流程图 氢氧化镁阻燃剂 1、基本性质 分子式为Mg(OH) 2,分子量为58.30，为 白色三方型晶体，不溶于水，但溶于酸及 铵盐溶液中，折射率为1.559，相对密度为 2.36，分解时吸热，生成氧化镁和水。 2、阻燃机理 1、分解后产生较重的不燃性气体或高 沸点液体覆盖于高聚物表面，隔绝氧和可 燃物的扩张。 2、产生的不然气体，冲淡了燃区可燃 气体的浓度和氧的浓度。 3、阻燃剂的分解吸热或升华降低了聚 合物表面温度，使之难燃或减缓燃烧过程， 同时还捕捉燃烧反应中产生的自由基，降 低反应活性，切断氧化连锁反应。 3、用途 氢

7、氧化镁作为阻燃剂，用于聚乙烯、聚丙 烯、聚苯乙烯以及ABS树脂等，有良好阻燃效 果。氢氧化镁单独作为热塑性塑料的阻燃剂时， 必须在高添加量（约60%）才具有阻燃性，但 高添加量会使塑料的机械强度变差，尤其是冲 击强度，因此，可添加有机溴化合物，脱水助 剂赤鳞等配合使用，减少氢氧化镁用量。达到 效果。由于氢氧化镁的起始温度高于氢氧化铝， 热稳定好，适宜加工温度较高的聚烯烃塑料， 因此得到高度重视。 4、生产方法 可以从氯化镁中提取，其方法是将氯化 镁溶于水，向溶液中加入氢氧化钠或氢氧 化铵水溶液进行沉淀，将沉淀过滤，用水 洗涤、干燥，得到产品。反应式如下; MgCl2+2NH4OH Mg(OH)

8、 2 +NH4Cl 工艺流程： (老卤净制) + (氨水配制) 中间反应 水热处理 过滤水洗 表面处理 过滤水洗 烘干 粉碎 包装 氢氧化镁 硼酸锌阻燃剂 1、基本性质 分子式为2ZnO3B2O3.5H2O,分子量为 434.75，氧化锌含量37.3%，三氧化二硼含 量为48.1%，是一种无毒、无味、无臭的白 色粉末，平均粒径为2-10um，相对密度 2.67，折射率1.58-1.59,。在冷水中溶解 性极低，在热水中可缓慢溶解成1%B2O3的溶 液，在300摄氏度以下长时间加热，仅失去 0.7%结晶水。 2、阻燃机理 当它与卤系阻燃剂RX并用接触受热时，便 产生气态卤化硼、卤化锌，并释放结晶

9、水，同 时，阻燃时产生的HX继续与硼酸锌反应生成卤 化硼和卤化锌。反应产生的卤化硼、卤化锌可 捕捉气相中的反应活性的OH自由基和H，中断 燃烧的连锁反应，在固相中，能促进生成致密 坚固的碳化层，高温下，卤化锌和硼酸锌在可 燃物表面生成玻璃状的涂层。碳化层和玻璃状 涂层既隔热、又可隔绝空气。释放结晶水时吸 热、降温、消烟。 3、用途 适用于不饱和聚酯、聚氯乙烯、环氧树 脂等，对卤化聚合物有良好阻燃性。因成 本低，故用途广泛。 4、生产方法 一般采用氯化锌和硼酸为原料制得。 以水或有机物为介质，加入氯化锌和硼 酸搅拌，升温至70-90摄氏度保温反应5-8 小时。反应毕，过滤，用温水洗涤后在110

10、摄氏度以下干燥4小时，粉碎得产品，母液 循环使用。反应式如下： 6H2BO3+ZnO.3H2O 2ZnO3B2O3.5H2O +5.5H2O 当前无机阻燃剂存在的问题 虽然当前无机阻燃剂有了较大发展，但 仍存在如下几个问题。 1、某些塑料常用的添加型阻燃剂，在塑 料加工温度下可能会发生少量的分解，这一方 面限制了某些阻燃剂的使用，另一方面也限制 了阻燃塑料所能采用的加工温度。 2、塑料最常用的卤系阻燃剂与氧化锑组 成的协效系统，虽然能赋予塑料很高的氧指数 与UL94阻燃级，能满足很多对火灾安全要求严 格场所的使用规范，但此系统热裂解及燃烧生 烟量大，且产生有毒和腐蚀性气体。 3、当固态阻燃剂的用量很高时，他们 在熔融聚合物中也难免均匀分散，不良的 分散加剧塑料的脆性，也降低了阻燃效果。 4、阻燃剂的另一个问题是降低阻燃塑 料的耐光性，而且光稳定性受阻胺的效果 为卤系阻燃剂所严重恶化。 阻燃剂的发展趋势 随着科学技术的发展，无机阻燃剂将会 朝着低烟雾、低毒性、无害化、安全性高、 有效阻燃、与环境相容、易回收、对人和 动物无害的方向发展。 阻燃剂与环境的关系 因为阻燃剂属于化学品，所以研究阻燃 剂是否会影响人类健康和生态环境是非常 必要的。对于这个问题，我的建议如下： 1、充分重