无卤阻燃剂的发展趋势及研究现状

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1、无卤阻燃剂的发展趋势及研究现状张彪四川大学高分子科学与工程学院0643001155摘要：塑料无卤阻燃剂的种类以及发展新动向,无卤、高效、低烟、低毒、多功能的新型阻燃剂是今后的发展方向。关键词:阻燃剂；塑料；阻燃技术随着社会经济的迅速发展，人们对消防安全日益重视，防火材料得到了极大的发展。高效率的阻燃剂对降低火灾的危害起到了很大的作用，但同时，人们也认识到某些种类阻剂的使用对社会环境带来的负面影响，有些发达国家和地区已经颁布法令，限制一些特定种类的阻燃剂的使用。与此同时，学者们也对阻燃剂的种类、应用、以及阻

2、燃剂的阻燃机理展开了更加深入的研究，力图发展更加环境友好，高效的阻燃剂品种。21世纪的新型阻燃剂必将会是无卤、高效、低烟、低毒、多功能的复合型阻燃剂。阻燃剂可大体分为无机阻燃剂与有机阻燃剂两大类。　无机阻燃剂主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化钼、钼酸氨、硼酸锌、氧化锌、氧化锆、氢氧化锆等，其中以氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑应用最为广泛，尤其是氢氧化铝、氢氧化镁不仅可以起到阻燃作用，而且可以起到填充作用。它们具有热稳定好、高效、抑烟、阻滴、填充安全、对环境基本无污染等特点，在无卤阻燃材料中

3、得到广泛的应用。有机阻燃剂分为磷系和卤系两个系列。前者在室温下多为液态，发烟量大，有毒性，要求被阻燃结构中含有大量H、O元素才能脱水形成碳化层，因而其应用受到很大限制。卤系阻燃剂主要包括氯和溴两大类。从使用情况看，含溴阻燃剂使用更加普遍。这主要是由于溴化物热分解后腐蚀性和毒性相对较小，而且较少量使用即可达到与氯化物相同的阻燃效果。然而，从总的使用情况来看，卤系阻燃剂由于其分解产物毒性大、烟雾大等缺点，正逐步被其他无机阻燃剂所代替。1.无机阻燃剂氢氧化铝AL(OH)3其用量占阻燃剂使用总量的40%以上。氢氧

4、化铝本身具有阻燃、消烟、填充三个功能，因其不挥发，无毒，又可与多种物质产生协同阻燃作用，被誉为无公害无机阻燃剂。但是氢氧化铝有加量大的缺点，通常需要加入50%以上才能有很好的阻燃效果。为克服这一缺点，可采用造粒技术，向超细化方向发展，是粒度分布变窄；改进包裹技术，以改善其在聚合物中的分散性；用大分子键合方式处理等方法进行。氢氧化镁Mg（OH）2是目前发展较快的一种添加型阻燃剂，低烟、无毒、能中和燃烧过程中的酸性、腐蚀性气体，故是一种环保型绿色阻燃剂。其阻燃机理与AL(OH)3相似。与AL(OH)3相比，M

5、g（OH）2的分解温度比AL(OH)3高100-150OC，可用于加工温度高于250OC的工程塑料的阻燃，且还有促进聚合物成炭的作用，但要达到一定的阻燃效果，添加量需要在50%以上，对材料的性能影响很大。为减少聚合物中Mg（OH）2的添加量，一种办法是将Mg（OH）2颗粒细微化，另一种方法是采用包覆技术对Mg（OH）2表面进行改性，以提高其与聚合物的相容性。红磷是一种性能优良的阻燃剂，具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果，但易吸潮、氧化、并放出剧毒的气体，粉尘易爆炸，呈深红色，因此使用受到很大的限制。为了解决上

6、述一些缺点，对红磷进行表面处理是研究的主要方向，其中微胶囊化是最有效的方法。目前国际市场上已经有多种型号的微胶囊红磷产品，国内也进行了大量的研究，一般使用氢氧化铝、金属硫酸盐、合成树脂为包囊壁材，但是推向市场的并不多。今后红磷表面处理发展方向为：一是通过对包囊的囊材进行改性，使其同时兼具热稳定、增塑和阻燃等功能，发展多功能的微胶囊红磷阻燃剂；二是研究各种阻燃剂与红磷阻燃剂的有效复配关系，并使之微胶囊化，增加阻燃效果，提高材料力学性能；三是红磷具有抑烟效果，可以寻找合适的消烟剂与之进行复配，火灾中抑烟比防火

7、更为重要，促进发展消烟技术。可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃剂，它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后经水洗、过滤、干燥后，再在900-10000C下膨化制得。可膨胀石墨膨胀的初始温度为2200C左右，一般在2200C开始轻微膨胀230-2800C迅速膨胀，之后体积可达原来的100多倍，甚至280倍。可膨胀石墨在阻燃过程中主要起到以下作用：(1)在高聚物表面形成坚韧的炭层，将可燃物与热源隔开；(2)在膨胀过程中大量吸热，降低了体系的温度；（3）在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子，促进脱水碳化，并能结合燃

8、烧产生的自由基从而中断链反应。可膨胀石墨与磷化合物、金属氧化物复合使用，能产生协调作用，加入少量就能达到阻燃目的。聚磷酸铵(APP)是一种性能良好的无机阻燃剂，是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域，其外观为白色粉末，分解温度>256OC，聚合度在10-20之间为水溶性的，聚合度大于20的难溶于水。APP比有机阻燃剂价廉，毒性低，热稳定性好，可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。高温下，APP迅速分解成氨气和聚磷酸，氨气可以稀释