羽龙科技:盘点塑料阻燃剂种类大全,深入解读阻燃机理

2021-05-02 17:25:40 广东羽龙科技

   阻燃剂是能够阻止塑料引燃或抑制火焰传播的助剂。根据使用方法可分为添加型和反应型两类。按照化学结构又可分为无机和有机两类。就来为大家总结介绍下几种典型阻燃剂的阻燃机理。

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1. 卤系阻燃剂

卤系阻燃剂就是含有卤素的阻燃剂,应用较成熟的有氯系阻燃剂和溴系阻燃剂。

大部分是白色粉末状固体。其中,溴系阻燃剂占据了大部分市场,共有50多个品种。具有阻燃效率高、价格适中的优点,但缺点是燃烧会产生有毒气体。这类阻燃剂无不例外的与锑系(三氧化二锑或五氧化二锑)复配使用,通过协同效应使阻燃效果得到明显提高。

【阻燃机理】

1.高温时,卤系阻燃剂开始分解,并能捕捉高分子材料的自由基,从而抑制燃烧时的连锁反应。

2.卤系阻燃剂分解会产生难燃的卤化氢气体,覆盖在材料表面能有效阻隔氧气和热

【应用范围】

几乎可应用于全部塑料


  2. 磷系阻燃剂

磷系阻燃剂阻燃性良好、应用成熟,但缺点是有毒、制品只能制成红色或黑色。品种有红磷、磷酸盐、磷酸酯、含卤磷系阻燃剂等。

红磷阻燃母粒

【阻燃机理】

1.磷化合物在高温下分解生成难燃的磷酸,起到覆盖阻隔的作用。

2.磷酸进一步脱水、聚合生成聚偏磷酸,这是能使材料表面炭化的强酸,能有效隔绝氧气。

3.磷化合物也能捕捉高分子材料的自由基,从而抑制燃烧时的连锁反应。

【应用范围】

磷系阻燃剂对含氧的聚合物阻燃效果尤其好,因此主要应用于环氧树脂、聚氨酯(PU)、聚酯(PET、PBT等)材料。对于不含氧的烃类聚合物(如PE、PP、PS等)阻燃效果很低。


3、碳系阻燃剂

碳系阻燃剂主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯。即使添加量很小也能高效阻燃且无毒无害,但因为成本较高、制备困难,应用范围较小

石墨烯阻燃PS

【阻燃机理】

碳系阻燃剂的分子结构都很特殊,阻燃机理各不相同。

1.富勒烯可以捕捉自由基抑制燃烧反应,并能够进一步与材料交联形成网状结构,提高热稳定性。

2.碳纳米管分子结构特殊,当添加量超过阈值就可以形成连续、完整的阻燃保护层。

3.石墨烯的层状结构阻隔了燃烧蔓延,而且能使材料表面更容易形成阻燃的碳化层。


4、氮系阻燃剂

目前使用的氮系阻燃剂主要是三聚氰胺及其衍生物其优点在于阻燃效率较高、无毒无害、成本低廉。但单独使用三聚氰胺阻燃性并不高,需要与其他阻燃剂配合使用,最常见的是磷-氮系阻燃剂。

图片

【阻燃机理】

含氮化合物在燃烧时生成NH3、N2、NO、水蒸气等不燃气体,吸热降温的同时降低氧气浓度

【应用范围】

可应用于环氧树脂、PVC、PA、PP、PU、PET、PS、ABS 等塑料。


5.、硅系阻燃剂

硅系阻燃剂的应用品种和产量都很小,较多使用的是硅酮、层状纳米硅酸盐。不仅具有阻燃效果,而且能够改善塑料的力学性能,使塑料在高温或低温中保持良好的弹性。通常与其他阻燃剂协同使用,且加工工艺较为复杂。

【阻燃机理】

1.硅酮:燃烧时在表面生成致密的保护层,阻止火焰的蔓延

2.层状纳米硅酸盐:由于具有特殊的结构,阻碍氧气进入和可燃气体的逸出,进而阻止火焰蔓延。

【应用范围】

硅酮:目前主要用于聚烯烃

层状纳米硅酸盐:广泛应用于大部分聚合物


6、金属氢氧化物

金属氢氧化物阻燃剂主要有氢氧化镁(MH)和氢氧化铝(ATH)。是最早问世的无机阻燃剂之一,消烟效果明显,对环境友好。由于单独使用阻燃效果一般,主要与其他阻燃剂协同使用。

【阻燃机理】

1.金属氢氧化物阻燃剂在高温下分解,吸收热量、生成水蒸气,降低氧气浓度。

2.进一步生成致密的金属氧化物膜,阻隔火焰蔓延。

【应用范围】

可用于不饱和聚酯、PP、PE、PVC、EP 及酚醛树脂的阻燃。


7、硼系阻燃剂

硼系阻燃剂毒性低、热稳定性好、不影响塑料透明性且消烟性强,具有很好的发展前景。有偏硼酸钡、偏硼酸钠、偏硼酸铵、五硼酸铵、硼酸锌等,其中研究最多的是硼酸锌。

【阻燃机理】

硼系阻燃剂燃烧可以生成致密的玻璃态保护层,阻隔氧气和火焰

【应用范围】

可用于 PVC、EP、不饱和聚酯、PBT、PET 及 PA 中,既可单用,也可与其他阻燃剂并用


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