膨胀型阻燃剂的研究进展
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单组分膨胀型阻燃剂的合成及应用研究进展卢萍萍;吴鸿飞;王书渠;童静芝;黄国波【摘要】简述了单螺环磷酸酯、双螺环磷酸酯、笼状磷酸酯等几种单组分膨胀型阻燃剂的合成及应用研究进展,结果认为,单组分膨胀型阻燃剂是集酸源、炭源、气源于同一分子内的阻燃剂,是无卤阻燃剂的主要发展方向之一.【期刊名称】《现代塑料加工应用》【年(卷),期】2014(026)003【总页数】4页(P60-63)【关键词】膨胀型阻燃剂;单组分;磷酸酯;述评【作者】卢萍萍;吴鸿飞;王书渠;童静芝;黄国波【作者单位】台州学院医药化工学院,浙江台州,318001;仙居县科技情报研究中心,浙江仙居,317300;台州学院医药化工学院,浙江台州,318001;台州学院医药化工学院,浙江台州,318001;台州学院医药化工学院,浙江台州,318001【正文语种】中文膨胀型阻燃剂以其无卤、环保、低毒、高效等特点在阻燃领域得到广泛应用。
膨胀型阻燃剂在燃烧过程中烟雾小,且放出无害气体,生成膨胀炭层吸附熔融、着火的聚合物,防止其滴落致使火灾蔓延。
一般以磷、氮为主要阻燃元素,可通过物理共混、共聚等方法阻燃改性多种易燃聚合物,有混合型及单组分型2种,其中混合型主要有聚磷酸铵(APP)类、三聚氰胺类等,以 APP及季戊四醇(PER)为主要组成的阻燃体系研究最为深入。
单组分膨胀型阻燃剂是集酸源、炭源、气源于同一分子内的阻燃剂,是无卤阻燃剂的主要发展方向之一。
但单组分膨胀型阻燃剂多数仍处于研究阶段,已经进行工业化生产的有Monsanto公司开发的XPM-1000。
1 单组分膨胀型阻燃剂种类1.1 单螺环磷酸酯单螺环磷酸酯由于分子内具有丰富的碳源和较高的磷含量,比脂肪类磷(膦)酸酯拥有更优良的阻燃效率。
其中间体单螺环磷酰氯即2-氧代-2-氯-5,5-二甲基1,3,2-二氧磷杂环己烷(DPPC),通过新戊二醇和三氯氧磷(POCl3)反应制得。
李巧玲等以DPPC为中间体与乙二胺、间苯二胺等反应制得集炭源、酸源、气源三组分于同一分子内的单螺环磷酸酯[1]。
阻燃材料与技术2008年第二期聚氨酯弹性体(TPU)具有耐磨性好、硬度范围广、高强度和伸长率高、承载能力大、减震效果好、耐油性能优异等特点,因此在国民经济许多领域获得广泛应用。
但由于其较易燃烧,燃烧分解时产生大量有害烟雾,给人们的生命财产及环境带来很大的危害,因此对聚氨酯弹性体提出了阻燃要求。
目前,在聚氨酯合成材料中,对聚氧酯泡沫塑料阻燃性的研究较多,而对聚氨酯弹性体阻燃性的研究较少。
传统的弹性体材料阻燃剂可分为有卤阻燃剂、无卤阻燃剂。
但有卤阻燃剂燃烧时放出卤化氢气体,发烟量大,造成二次公害。
而无卤阻燃剂有阻燃效果好、低烟、无毒等优点。
随着人们环保意识的加强和相应法制法规的健全,对无卤阻燃弹性体的需求也越来越高。
无卤膨胀型阻燃剂(IFR)由于阻燃效率高,受热燃烧时少烟、低毒、无有害气体和熔滴产生等特点而受到广泛的重视,是目前塑料阻燃研究开发的一个热点,而在聚氨酯弹性体方面现在国内还没有一个成功的产品出现,而且对聚氨酯弹性体力学性能影响的研究报道较少。
本文成功地复配了以聚磷酸铵(APP)为基础的适合于聚氨酯弹性体的ANTI-2无卤膨胀型阻燃剂,考察了阻燃剂ANTI-2用量对不同牌号聚氨酯弹性体的阻燃性能和力学性能的影响。
1实验部分1.1主要原料APP,浙江龙游戈德化工有限公司;甲醛工业品,37%水溶液,上海石化总厂;蜜胺,山东海化;蜜胺-甲醛预聚体,苏州吴县江鸿化工有限公司;T PU1,德国拜耳公司;TPU2,台湾宝暄股份有限公司;TPU3,张家港允拓; TPU4,烟台万华公司。
1.2主要仪器及设备双螺杆挤出机,TSE-20型,南京瑞亚高聚物装备有限公司;塑料注射成型机,760K,宁波市金星塑料机械有限公司;电子万能实验机,M T型,深圳新三思计量技术有无卤膨胀性阻燃剂ANTI-2阻燃聚氨酯弹性体的研究郝冬梅1刘彦明1林倬仕1陈涛1尹亮1陈崇伟1王履新2(1、上海化工研究院新技术室,上海200062,2、上海海以工贸有限公司,上海200063)摘要:复配了新型磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂ANTI-2,利用ANTI-2对聚氨酯弹性体(TPU)进行阻燃。
聚磷酸铵的应用及研究进展目录0. 前言 (3)1. APP的改性 (3)1.1 偶联剂改性 (4)1.2 三氯氰胺改性 (4)1.3 表面活性剂改性 (5)1.4 微胶囊化处理APP (5)2. APP应用 (6)2.1 APP改性PE及研究进展 (6)2.2 APP改性PS及研究进展 (7)2.3 APP改性PU及研究进展 (7)2.4 APP改性POM及研究进展 (7)3. 研究方向 (8)摘要:本文首先介绍了对与APP的偶联剂改性、微胶囊化、表面活性剂改性以及三聚氰胺改性四种改性方法;利用APP改性PE、PU、PS、POM的方法以及被改性后材料阻燃性能、力学性能等方便的提高以及生活中的应用、研究进展,最后还介绍了APP的发展前景以及研究方向。
关键词:APP;改性方法;PE;PS;POM;PU;0. 前言聚磷酸铵(简称APP)是膨胀型阻燃剂(IFR)的重要组成部分,具有酸源及气源双重功能,具有含磷量高、含氮量多、热稳定性好、近于中性、阻燃效果好等优点,已成为阻燃技术研究领域中的一个热点[1]。
APP通式(NH4)n+2PnO3n+1,外观呈白色粉末状,分水溶性和水难溶性,其中聚合度n在10~20之间为水溶性,称为短链APP;n>20为水难溶性的长链APP。
APP的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂,促使有机物表面脱水生成炭化物,加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖,隔绝空气而达到阻燃的目的,同时由于APP含有氮元素,受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体,这些气体不易燃烧,阻断了氧的供应,达到了阻燃增效和协同效应的目的。
但是,目前受生产制备条件的限制,一般得到APP的聚合度只有几十。
因此,APP具有一定的水溶性,而且与高分子材料的相容性较差,无法满足相应的力学性能要求。
因此,对于以APP为主的膨胀型阻燃剂的研究主要集中在以下3个方面:(1)研究新的合成方法和工艺,提高APP的聚合度;(2)对现有APP产品进行表面改性(或微胶囊化);(3)开发膨胀型阻燃剂的高效协效剂。
文章编号:1005-3360(2014)12-0119-07成炭剂及其膨胀阻燃体系的研究进展Research Progress on Charring Agents and Theirs Intumescent摘要: 介绍了近几年成炭剂及其膨胀阻燃体系的研究进展。
分别介绍了传统型成炭剂(季戊四醇、双季戊四醇、淀粉、山梨醇)和新型成炭剂(三嗪类、聚酰胺、酚醛树脂、超支化成炭剂)在聚合物膨胀阻燃中的作用。
并指出了现存成炭剂的缺陷,对未来开发出性能优良的成炭剂进行了展望。
Abstract : The latest research progress on recent charring agents and theirs intumescent flame retardant systems were introduced. Different charring agents and theirs flame retardant effectson the polymers were introduced, including traditional charring agents (pentaerythritol,dipentaerythritol, amylum and sorbitol) and novel charring agents (triazine, polyamide, phenolicresin, hyperbranched charring agents). Moreover, the defects of existing charring agents were膨胀型阻燃剂(IFR)是目前市场非常热衷的阻燃剂,属于无卤阻燃剂。
酸源(脱水剂或炭化促进剂)、气源(发泡剂或氮源)和碳源(成炭剂)是IFR最基本的三个组成部分,其中酸源包括聚磷酸铵[1-3]、硼酸[4-6]、硫酸和磷酸酯等;常用气源一般为三聚氰胺、密胺、聚酰胺、双氰胺等;碳源能形成炭层的骨架,是含有大量碳元素的多羟基化合物,如山梨醇、淀粉、酚醛树脂、含有羟基的有机树脂等。
2019年第5期Sum 284 No. 5化学工程师Chemical EngineerDOI : 10」6247/ki.23-1171 /tq.20190574综木EVA 用阻燃剂阻燃机理述及应用研究进展*周波,唐宝华,杨守生,王晓东(中国人民警察大学基础学科应用与发展研究中心,廊坊065000)摘 要:总结了近年来国内采用无机镁铝阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、膨胀类阻燃剂对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)阻燃改性研究进展,对每种类型阻燃剂的优缺点、阻燃机理以及各类阻燃剂对EVA 基复合材料性能的影响进行了归纳,并对EVA 用阻燃剂研究的发展方向予以展望,期望为研发更为 高效的EVA 用阻燃剂提供有效参考。
关键词:EVA ;阻燃剂;阻燃机理;研究进展中图分类号:TQ323.5 文献标识码:AResearch progress on flame retardant mechanism and application of flame retardant for EVA*ZHOU Bo,TANG Bao-hua,YANG Shou-sheng WANG Xiao-dong(Basic Subject Application and Development Research Center,China People's Police University,Langfang 065000,China)Abstract :The research progress of flame retardant modification of ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA )with inorganic magnesium-aluminium flame retardant, phosphorus flame retardant, nitrogen flame retardant, silicon flame retardant and intumescent flame retardant in recent years was summarized. The advantages and disadvantagesof various flame retardants, the flame retardant mechanism and the effects of flame retardants on the properties of EVA composites were summarized. The development trend of flame retardants for EVA was also prospected, whichis expected to provide an effective reference for the development of more efficient flame retardants for EVA.Key words : EVA; Flame retardant; Flame retardant mechanism; Research progress乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)是一种常见的聚烯姪 材料,VA (醋酸乙烯)含量一般在5%~40%,具有结晶度低,柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性高等特点,广泛用于包装材料、发泡材料、农用薄膜、 电线电缆、注塑制品材料等领域,市场需求量呈现逐年增大的趋势〔叫但EVA 氧指数值只有17%~19%,易燃烧,且在燃烧时产生有毒有害气体,并伴有熔滴现象,火灾危险性大,严重制约了 EVA 在相关领域 的应用与发展,所以对EVA 进行阻燃改性,降低其火灾危险性,提高EVA 使用范围,变得极为重要⑶。
膨胀型阻燃剂的研究进展
摘要:膨胀型阻燃剂具有较好的稳定性以及良好的阻燃性能,并且对基体机械
性能的影响较小,因此寻找高效膨胀型阻燃剂成为研究热点之一。
本文介绍了国
内外对膨胀型阻燃剂的研究,对膨胀型阻燃剂的研究进展及现状进行了详细的介绍,并对膨胀型阻燃剂的发展趋势进行了展望。
关键词:膨胀型阻燃剂;小分子;大分子;改性
一、引言
高分子材料有着独特的性质和优良的加工性能,在现代生产、生活中得到了广泛应用。
但是高分子材料普遍存在易燃的缺点,因此阻燃剂的开发与利用成为重要的研究热点。
膨胀
型阻燃剂(IFR)具有阻燃效率高、低烟、低毒等优点,是一种环境友好型阻燃剂。
膨胀型阻
燃剂符合社会对阻燃剂的要求,是阻燃剂发展的主流趋势。
二、膨胀型阻燃剂
(1)小分子膨胀型阻燃剂
三聚氯氰由于具有特殊的三嗪环结构,并且有三个活泼性不同的Cl原子,在反应过程中,不同的反应温度可使Cl原子呈现出不同的活性,通常用于三嗪系阻燃剂合成过程中的起
始剂。
Xin Wang等人[1]以三氯氧磷、季戊四醇和CYC为原料,合成了具有高度对称性的三嗪
含环化合物(PEPATA),将其作为炭化剂应用于膨胀型阻燃环氧树脂(IFR-EP)中。
通过极
限氧指数(LOI)实验结果表明,LOI值从纯环氧树脂的21.5%增加到IFR-EP的34.0%,阻燃性能得到了改善。
(2)大分子膨胀型阻燃剂
三聚氯氰衍生的大分子一般以醇胺或者胺类等小分子与CYC中的Cl进行反应,可以合
成线性或超支化型大分子成炭剂。
Xinqing Su等人[2]以CYC、二苯胺和乙二胺为原料,通过亲核反应合成了一种新型的含
三嗪和二苯基的炭化剂(PTCA),PTCA与APP复配形成IFRs,与PP共混的到阻燃复合材料,考察了其阻燃性和热稳定性。
试验表明,在纯PP中加入20% IFRs时可使阻燃级别达到V-0
级,同时,LOI值从17.5%上升到31%。
TG结果表明,PTCA具有良好的成炭性能,与APP复
合使用可显著提高PP的热稳定性。
Panyue Wen等人[3]以CYC和哌嗪为原料,制备了一种新型超支化炭化发泡剂(HCFA)。
该发泡剂与APP在30wt%的负载下和PP共混得到阻燃复合材料。
TG分析结果表明,
HCFA/APP体系能够有效提高炭渣的热稳定性和热氧化稳定性。
(3)膨胀型阻燃剂的改性
传统的阻燃剂存在许多缺点,如不能防潮、添加量大、阻燃效果不稳定等。
为了改善阻
燃剂的性能,满足应用中的需求,需要对膨胀型阻燃剂进行改性和加工。
Huang等[4]将膨胀型阻燃剂(IFR)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯注入 PP基体中制备出
一种新型PP复合材料。
结果表明,当PP/IFR/碳纳米管/RGO纳米复合材料含18%的IFR、1%的CNTs和1%(质量分数)的石墨烯时,热稳定性和焦炭产率都得到提高,PHRR减少约83%,LOI值达到31.4%,并达到UL-94 V-0等级。
Feng等人[5]合成了一种新型炭化发泡剂(CNCA-DA),并与APP复配形成IFR,与PP
共混形成PP/IFR体系,研究了硼酸锌(ZB)对PP/IFR体系阻燃性能和热稳定性的影响。
实验结果表明,在PP/IFR中加入1wt%ZB时,LOI值由27.1%提高到30.7%。
TGA结果表明,ZB能
提高PP/IFR体系的高温热稳定性,增加了残炭量。
三、总结展望
膨胀型阻燃剂具有阻燃性能好、发烟量少、发热量低等优点,但膨胀型阻燃剂也存在一
定的缺点,如添加量比较多、耐水性较差,对基体力学性能损害大等。
为了同时满足阻燃性
能和力学性能的要求,今后的研究主要有以下几个方向利用纳米技术降低阻燃剂粒度,减小
其对高分子材料力学性能的影响;对阻燃剂进行改性,改进其耐水性,提高分散性和相容性,以提高高分子材料的力学性能;合成可提高阻燃性能和力学性能的双官能团单分子阻燃剂。
参考文献:
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