阻燃剂的性能及运用

1、阻燃剂的性能及运用摘要本文较系统的评价了各类阻燃剂的阻燃机理以及它们的优缺点。还有就是 它们的运用，以及对各类阻燃剂了解，还包括了人们对各类阻燃剂的青睐程度。 通过对各类阻燃剂发展的了解，从而预测它们的运用以及研发前景。关键词 阻燃剂；应用；展望1引言20世纪50年代后，随着高分子材料工业的发展，三大合成材料愈来愈广泛 地应用于生产和生活的各个邻域。 与此同时，由于这些有机聚合物的可燃性而引 起的火灾造成的人员伤亡和经济损失己成为全球关的社问题。所以自60年代起，一些工业发达国家即开始生产和应用阻燃塑料、 阻燃橡胶和阻燃纺织品。近 年来，随着防火安全标准的日益严格和塑料产量的快速增长，全球阻燃

2、剂的用量及销售一直呈增长的趋势。以及减灾防灾理念的增强，人们对材料的阻燃要 求也愈来愈高，使阻燃剂的研制、生产及推广应用得以迅速发展，阻燃剂的品种 日趋增多、产量急剧上升。电子/电气、运输、建材、家具、纺织为阻燃剂的几 大用户。2、阻燃剂所谓阻燃剂就是能够提高易燃或可燃物的难燃性、自熄性或消烟性的一种助 剂，是重要的精细化工产品和合成材料的主要助剂之一。阻燃剂随着合成材料的发展而不断发展，由于世界范围内阻燃防灾呼声的日益高涨以及阻燃法规的日趋 完善，直接促进了阻燃化学品的研究开发和生产应用。从20世纪60年代至今，世界阻燃剂市场经历了一个蓬勃发展的阶段，目前已有数百不同的品种，而且新型阻燃剂品

3、种仍层出不穷。 根据材料的阻燃加工方 法，阻燃剂可分为添加型和反应型两大类。添加型阻燃剂绝大部分应用于塑料中, 而反应型阻燃剂主要用于环氧树脂、聚氨酯树脂等热固性树脂中。其共同特征是: 不降低高分子材料的物性，如耐热性、机械强度、电气性能，在加工温度下不分 解，毒性小，耐候性好。若按所含阻燃元素大致可分为磷系阻燃剂、 卤系阻燃剂、 铝系阻燃剂、镁系阻燃剂、硅系阻燃剂等等。3、阻燃剂作用机理阻燃剂与燃烧有着密切的关系。最新的观点认为燃烧反应有四要素一燃料热源、氧、链反应。而通常高聚物燃烧又分为三个阶段，即热解、热引燃（自燃）、 热点燃（燃烧传播），对不同燃烧阶段燃烧的四要素采用相应的阻燃剂加以抵

4、制, 就形成了各种各样的阻燃机理，主要有凝聚相阻燃机理、气相阻燃机理及中断热 交换机理。针对这些不同的阻燃机理就产生出不同类型的阻燃剂。4、卤系阻燃剂卤系阻燃剂是有机阻燃剂中一重要列， 也是使用最早的一类阻燃剂。由于具 有价格低廉、添加量少以及与合成材料的相容性和稳定性好的特点，这使得溴系 阻燃剂发展迅速，并为世界上产量最大的有机阻燃剂之一 5。卤化合物均可作为阻燃剂，其阻燃效率依次升高。但实际上由于碘化物不稳定，在树脂加工条件下 即己分解，所以起不到阻燃作用，而氟化物又过于稳定，在燃烧条件下，不能有 效地释出F ，因而这两类卤化物作为阻燃剂不具备使用价值，所以能用作阻 燃剂的只有溴化物和氯化

5、物。含卤有机阻燃剂的阻燃作用是通过在一定的高温下产生比空气重的卤化氢, 沉积在燃烧物的外层，稀释了周围的空气，并隔绝了新鲜空气的补充，使被燃烧 物窒息，同时卤化氢还可捕捉氢氧自由基， 从而使火焰减少。通常只采用含溴或 含氯的化合物，由于这两类阻燃剂在很多应用领域中都有高效性以及使材料具有柔韧性等优点。使得溴系阻燃剂是目前世界上生产量最大的有机阻燃剂之一。它 们在受热和燃烧过程中产生溴化氢， 稀释周围的空气，并捕获氢氧自由基，抑制 火焰。卤系阻燃剂有高效阻燃特性，对基材性能影响比较小。溴系类阻燃剂的代 表物有多溴联苯醚（PBDPE）（包括十溴二苯醚、八溴二苯醚等）、四溴双酚 A（TBBPA）、四

6、溴邻苯二甲酸酐等，广泛应用于聚烯烃、聚酯、电线、纺织品、ABS等物质的阻燃。溴系阻燃剂的缺点是生烟量大、易腐蚀、产生毒气，产生 的卤酸雾可腐蚀金属器件，并对人体的呼吸器官造成很大伤害，尤其是多溴二苯 醚可生成多种致癌物，因此人们正在积极寻求溴系的替代品， 阻燃剂的非卤化趋“抑烟”比“阻燃”势在当今世界也愈加明显。因此对某些高分子聚合物而言, 更为重要。5、硅系阻燃剂有机硅系有高效、无卤低毒、防熔滴生成的优良效果，对材料加工性能及物 性影响甚小，有很好抑烟性，是现在很受欢迎的一类高分子阻燃剂。 能促进成炭 并改进炭层结构，利用其对阻燃添加剂进行表面处理，能提高其与基材的相容性 并在材料中的均匀分

7、散，是很好的协加工助剂。目前已经提供市场的有机硅阻燃 剂是美国GE公司生产的SFR-100, 种硅酮聚合物，可与多种协同剂并用于阻 燃聚烯烃。有机硅阻燃剂的种种优良性能，使其在阻燃剂市场中的开发和应用前景广阔。目前对有机硅阻燃剂的研究主要是硅阻燃高聚物的合成研究、分子的改 性，及与其他阻燃剂的复配等方面。相对于其他几种有机阻燃剂，有机硼阻燃剂的应用很有限，大部分有机硼化 物的水解稳定性差，但就其无毒和抑烟的良好性能，也符合人们对新型阻燃剂的 开发要求，因而它的开发也还是具有一定现实意义的。6、磷系阻燃剂无机磷系阻燃剂主要包括红磷、 各种磷酸盐及磷酞胺等。红磷具有高效、抑 烟、低毒以及阻燃效果，

8、是一种性能优良的阻燃剂。但是在实际应用中易吸潮、 氧化以及放出剧毒气体，粉尘易爆炸，因此受到很大限制。为了解决上述弊端, 我国对此进行了研究开发，目前使用氢氧化铝、金属硫酸盐和合成树脂为包裹壁 材，但产品推向市场的不多。由于长链聚磷酸馁具有阻燃元素含量高、 热稳定性 好、能与其他材料配伍、阻燃性能持久等特点，近年来发展较迅速。目前我国究 开的复配聚磷酸钱阻燃材料具有良好的耐热和阻燃性能，作为灭火剂用于森林和 油田大面积灭火效果很好。有机磷系阻燃剂是最重要的和最复杂的一种有机阻燃剂，早在上个世纪初, 人们就开始 了对有机磷阻燃剂的研究，其品种繁多，应用广泛。可分为非卤磷 系和含卤磷系阻燃剂。表1

9、（最后一页）列举了目前主要的有机磷系阻燃剂。有机磷系阻燃剂也是非常重要的一类有机阻燃剂，在有机磷系阻燃剂当中,最重要的阻燃剂是磷酸酯类阻燃剂。含有卤素的磷酸酯，由于同时具有磷卤协同阻燃作用及增塑功能，颇受青睐。此外，具有其它协同效应的磷酸酯类阻燃剂近年来也取得了很大发展。开发出高效、低毒且具有良好协同效能的磷酸酯类阻燃剂是有机磷系阻燃剂的发展方向之一。7、无机阻燃剂金属氢氧化物阻燃剂是无卤化阻燃剂中的要品种之一，也是国际上阻燃用量最大的一种，占到阻燃剂使用总量的 4 0%左右。其主要包括氢氧铝和氢氧化镁两大类。氢氧化铝是集阻燃、抑烟和填充三大功能于一身的阻燃剂。它具有无毒、无腐蚀、稳定性好、高

10、温不产生毒气及价格低廉等优点而深受用户青睐。目前世界氢氧化铝的消费量占无机阻燃剂消费量的 80 %以上。我国有多家企业进生产,广泛应用于各种塑料、涂料、聚氨醋、热塑性弹性体和橡胶制品等领域。其缺点是当颗粒过粗和填充量过多时材料阻燃性能和物理性能影响较大。为了改进这些不足，主要从以下三个方面对氢氧化铝进行改性和处理。9表面改性、超细化、10有文献大分子键合。大多数氢氧化镁的形态是片状的，作为阻燃剂以球形粒子为佳,报导纤维状Mg(0H)2不但可以阻燃而且有一定增强效果。寥明义等人还报导了 用镁盐晶须增强聚丙烯的研究。118小结随着人们对可燃材料阻燃的重视，阻燃剂已经随着高分子材料的广泛应用而 得到

11、了很大发展，并且随着人们环保意识的增强，新型阻燃剂品种不断出现，些新兴技术也被不断地应用到阻燃剂的研究和生产当中。综合说来，今后阻燃剂的发展大致有以下几个趋势:(1 )开发具有协同作用的阻燃剂，如磷、氮、溴在分子或分子间的结合。(2)开发高效、无毒、对材料性能影响小的阻燃剂，从而导致反应型阻燃 剂，的开发以及具有良好相容性的添加剂的开发。(3)具有不同应用范围的系列阻燃剂的开发。目前国外主要是向微细化、表面改性、微胶囊化、协同增效复合化方面进行6技术开发。12 参考文献1 白景瑞，膝进阻燃剂的应用与研究进展J.宇航材料工艺2001,( 2 ):10 一 132 欧育湘国外阻燃剂发展动态及对发展

12、我国阻燃剂工业之浅见阻燃材料与技术，2003 , ( 2) : 15.3 胡志鹏，杨燕塑料添加剂市场惊现六大热门精细化工原料及中间体，2004 , ( 2):184 郭如新阻燃剂发展现状J：.海湖盐与化工，1999,28( 1) :43 44 .发展新动向J 消防技术与产品信息，2004,5 杨娜,徐晓楠我国溴系阻燃剂生产结构、4:56J.广东化工，1999,( 2 ):111 一 114J.化工新型材料，2001,8:5 116 刘霞,李燕芸阻燃剂的现状与发展趋势7 梁诚我国阻燃剂生产现状与发展趋势8 欧育湘，等阻燃高分子材料M 北京：国防工业出版社，20019 李志娟，李青山，等 走向21

13、世纪的断型 阻燃剂J化学工程师,2001,8:34 一 3710 徐志伟，蔡后振，塑料加工，1999,2 7(2);32 3411 李洪庆等，化学工程师,2000,2(第77期):45 一 4712 崔隽,姜红雷，等阻燃剂的现状与发展趁势山东轻工学院学报,2003,3:14 一 1713 秦华军，张力新队燃剂的现状与展望J.华北工学院学报,2002,22 (2):112 一 126表1 磷系阻燃剂的主要类型及适用范围13北合类型称星牝号三辛TPP歼堆盘，酯詔膽三乙ffi, TCP軒维聚teW膽三甲苯障，TEP歼堆#,素氯乙flfi醴三苯Sr TOP笄维索、工舞然璽料，KEftffifS洙晴酸三馆，3二滇丙基)ffi，hrdTR-E丙策軒维、聚墓右悽、聚泡憔、不ft和就ft*环8(醴二3二亂函基)轉TOOPP晴體二(二ML乙基)酣翼氨利滦、坏称脂、尉魁二焰a険