有机硼系阻燃剂

几种优良阻燃剂简介阻燃剂又称耐火剂和防火剂，是加入制品和材料中能阻止引燃或抑制火焰传播的助剂。

主要是通过阻燃药剂产生较多量的不可燃气体或药剂薄膜不能燃烧而达到防火的目的。

根据其使用方法可分为添加型和反应型两类，添加型阻燃剂是在制品的加工过程中掺入制品中，多用于热塑性塑料。

反应型阻燃剂是在聚合物合成过程中作为单体化学键合到聚合物分子链上，多用于热固性塑料布。

按照化学结构，阻燃剂又可分为无机和有机两类，在这些化合物中多含有卤素和磷，有的含锑、硼、铝等元素。

具有实用价值的阻燃剂必须具备以下条件：①与高分子材料混溶性良好；②不改变高分子材料的固有物性，如耐热性、机械强度、电性能；③分解温度不应太高，但在加工温度下又不能分解；④耐久性好；⑤耐候性好；⑥毒性小，燃烧时不产生毒性气体；⑦价廉。

阻燃剂主要用于建筑材料、电器材料、汽车零件中，保护塑料制品、纺织品、橡胶、纸制品、粘合剂、木材等使用时不着火或使火焰迟缓蔓延。

由于毒性问题和各国对阻燃剂检验方法不同，情况复杂，因而阻燃剂的产量未能按预期的那样增长。

今后应针对不同要求开发新用途的、性能优良的、又无毒性的新阻燃剂。

目前已推出大量代替溴系阻燃剂的不含卤素的新型阻燃剂，并正在开发新型增效剂作为阻燃剂的添加剂。

用于工程塑料的产品也更多，磷溴复合体系也已问世。

Martinswerk 公司提供了几种氢氧化镁和三水合铝（ATH）产品：Magnitin的氢氧化镁产品，主要用于聚丙烯；Martinal ATH产品，可改善在热固材料中的粘度性能。

AKZO化学化司推出了一种磷酸型的非溴系阻燃剂Fyrolflex RDP，它具有低挥发度和高热活化温度（300℃），应用于PC和ABS。

Hoechst公司的Hostaflam多磷酸铵阻燃剂，据称比ATH和氢氧化镁好，其添加率低于50%，可减少对聚合物机械性能的影响。

FMC公司已生产出第一个集溴和磷于同一分子中的阻燃剂体系。

其中Reoflam PB-460产品提供了优良的阻燃和加工性能，并可改善树脂性能。

.分类及作用机理1.卤系根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。

阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

如含卤阻燃剂，它的蒸发温度和聚合物分解温度相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。

此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

一般与三氧化二锑并用。

2.磷系在咼温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。

如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。

碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。

3.氮系受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。

同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。

4.Sb2O3 反应放出H20并生成熔点较低、能够气化的卤化锑，起稀释可燃性气体的作用。

同时他的相对密度较大，覆盖于高分子材料表面隔绝空气，能促进炭化反应，降低燃烧系统的温度，能捕捉燃烧过程中气相里游离的H0.和H.,从而抑制燃烧。

实际上三氧化二锑是普遍使用的阻燃剂协效剂，与卤素化物之比以3:1最佳。

5.金属氢氧化物在高温条件下，发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。

通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。

这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。

6.硼系产生液相中间物，该中间物可湿润可燃物表面，从而成为隔热和隔氧的屏障。

硼酸锌具有阻燃、抑烟、成炭和防止熔滴生成等多种功能。

聚合物阻燃机理及阻燃剂概述根据Claudius年鉴记载，人类最早的阻燃历史可追述到炼金术和罗马帝国时代，从17世纪开始，有关聚合物阻燃的相关报道逐渐增多。

到现在为止，聚合物阻燃方面的研究已经非常成熟。

第二次世界大战之后，聚合物阻燃方面取得突飞猛进的发展，包括氯化石蜡-氧化锑协效体系的发现、阻燃填料的使用、聚合物阻燃性能的测试方法——氧指数法的采用、膨胀型阻燃体系的建立、含氯的不饱和聚合物以及本质阻燃高聚物的制备等等[14]。

这些进展为现代阻燃技术的发展奠定了基础，为人类的阻燃事业做出了巨大贡献。

按照阻燃剂与被阻燃基材的关系，阻燃剂可以分为反应型和添加型两种。

反应型阻燃剂是指阻燃剂作为高聚物的单体，或者作为辅助试剂而参与合成高聚物的化学反应最后成为高聚物的结构单元，这种阻燃方法相对较复杂且成本昂贵，不适于大范围推广。

而添加型阻燃剂是指阻燃剂与基材中的其他组分不发生化学反应，只是以物理方式分散于基材中。

由于添加型阻燃剂在阻燃聚乙烯加工过程中使用方便、加工工艺简单、价格相对较低廉，因而是目前实现聚乙烯阻燃最常用的方法之一。

常用的添加型阻燃体系主要有卤系阻燃复合体系、无卤阻燃复合体系以及其他常用复合体系。

1阻燃机理通常聚乙烯中有少量支链并发生交联，研究表明，PE在空气中燃烧时产生活性很大的HO·、H·和O·，这些自由基有促进燃烧的作用，同时足够的热量以及适合的氧气浓度都是聚乙烯燃烧时所必须的条件，因此只要切断以上三个要素中的任何一种都可以达到阻燃的效果。

所以对PE的阻燃可以通过以下途径：终止自由基链反应，捕获传递燃烧链式反应的活性自由基，即卤系阻燃剂的阻燃机理。

吸收热分解产生的热量，降低体系温度。

氢氧化铝、氢氧化镁及硼酸类无机阻燃剂是典型代表。

稀释可燃性物质和氧气浓度，使之降到着火极限以下，即氮系阻燃剂阻燃机理。

促进聚合物成炭，减少可燃性气体的生成，在材料表面形成一层膨松、有细孔的均质碳层，起到隔热、隔氧、抑烟、防止熔滴的作用，即膨胀阻燃剂的主要阻燃机理。

粉末阻燃剂是一种用于增强材料阻燃性能的添加剂，常用于塑料、橡胶、纤维等材料中。

常见的粉末阻燃剂原料包括：
1. 氢氧化铝（ATH）：是一种无机阻燃剂，具有优异的热稳定性和化学稳定性，可有效降低材料的燃烧温度和烟雾密度。

2. 三氧化二锑（Sb2O3）：是一种无机阻燃剂，具有较高的热稳定性和阻燃效果，但容易引起材料脆化和变色。

3. 硼酸盐：是一种有机阻燃剂，常用的有硼酸锌、硼酸钙等，具有较好的热稳定性和阻燃效果，且对材料性能影响较小。

4. 硅酸盐：是一种无机阻燃剂，常用的有硅酸钠、硅酸钾等，具有较好的耐高温性能和阻燃效果，但易吸潮结块。

5. 磷酸盐：是一种有机阻燃剂，常用的有磷酸铵、磷酸钙等，具有较好的热稳定性和阻燃效果，但易分解失效。

以上仅是常见的几种粉末阻燃剂原料，实际上还有许多其他类型的粉末阻燃剂原料，具体选用何种原料要根据所需材料的特性和要求来确定。

阻燃剂基本知识及用途技术的目的是使非阻燃材料具备阻燃的性能，在一定条件下不容易燃烧或者能够自熄。

阻燃的途径不外乎以下几种：1、阻燃剂使可燃烧物炭化，从而达到阻燃效果。

这种阻燃效果主要是在固相中发挥作用，这种类别的阻燃材料主要是磷类阻燃剂（包括有机磷类和无机磷类）。

2、阻燃剂在燃烧条件下形成不挥发隔膜，隔绝空气达到阻燃目的。

这种阻燃效果主要是在液相中发挥作用。

这种类别的阻燃材料主要有硼酸盐、卤化物、氧化锑和磷类材料，或者这几种材料间的相互反映生成的物质。

3、阻燃剂分解产物将氢氧自由基连锁反应切断从而达到阻燃目的。

这种阻燃效果主要是在气相中发挥作用。

这种类别的材料主要是在气相中发挥作用。

这类阻燃材料主要是卤化物和氧化锑。

4、燃烧热的分散和可燃物质的稀释。

这类阻燃材料主要是硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁等物质，主要是因分解大量吸热、所产生的不燃物质稀释可燃性气体而达到阻燃目的。

其他的还有氮系的阻燃剂，目前新型的磺酸盐系列（市场品为3M的FR-2025），硅系的偶联剂（GE 开发出高效产品，却因为其高昂的成本而应用不多）等。

按照标准的规定，一般采用酒精喷灯燃烧实验或者模拟巷道丙烷燃烧实验来检测产品的阻燃性能。

卤素阻燃剂基本知识根据许多科学研究显示，卤素系阻燃剂已经成为日常环境中到处扩散的污染物，且对于环境与人类的威胁日益升高。

而制造、循环回收、或抛弃家电及其它消费性产品的行为，则是造成这些污染物释放到环境的主要途径。

为保护环境，某些卤素系阻燃剂已经不能使用在电器产品和房屋建材的塑料材料部份(此泛指塑料的表面/外壳)。

塑料材料中禁用卤素系阻燃剂的原因是此种阻燃剂无法回收使用，而且在燃烧与加热过程中会释放有害物质，威胁到人类身体的健康、环境和下一代子孙。

如同其它有毒的重金属(如铅、镉、水银、六价铬等)，欧盟(EuropeanUnion)在欧盟电子电机中危害物资禁用(RestrictionoftheUseofHazardousSubstancesinelectricalandelectronicequipment,RHS)指令中决定在2006年7月1日全面禁止PBB(PolybrominatedBiphenyls)及PBDE(PolybrominatedDiphenylEthers)等溴系阻燃剂的使用。

阻燃材料分类介绍阻燃材料是一类具有阻止火焰蔓延、减少火灾危害的特性的材料。

根据其组成和使用方式的不同，阻燃材料可以分为以下几类。

一、无机阻燃材料无机阻燃材料是指由无机物质组成的阻燃材料，常见的有氧化铝、氢氧化铝、硼酸盐等。

无机阻燃材料具有良好的阻燃性能和耐高温性，广泛应用于建筑材料、电子元器件等领域。

1. 氧化铝：氧化铝具有较高的熔点和热稳定性，能够阻止火焰蔓延。

它常用于塑料、橡胶等材料的阻燃改性，能够显著提高其阻燃性能。

2. 氢氧化铝：氢氧化铝是一种常用的阻燃剂，它能够与燃烧时产生的热量反应，吸收热量并释放水蒸气，从而达到阻止火焰蔓延的效果。

3. 硼酸盐：硼酸盐具有较高的阻燃效果，能够吸收燃烧时产生的热量，形成熔融盐，阻止火焰扩散。

二、有机阻燃材料有机阻燃材料是指由有机化合物组成的阻燃材料，常见的有溴系阻燃剂、磷系阻燃剂等。

有机阻燃材料具有良好的可加工性和阻燃性能，广泛应用于塑料、橡胶等领域。

1. 溴系阻燃剂：溴系阻燃剂是一类常见的有机阻燃材料，能够与燃烧时产生的自由基反应，形成稳定的溴离子，抑制火焰的蔓延。

溴系阻燃剂在塑料制品、电线电缆等领域有广泛应用。

2. 磷系阻燃剂：磷系阻燃剂是另一类常见的有机阻燃材料，能够在高温下产生磷酸盐，形成保护层，减缓火焰的蔓延速度。

磷系阻燃剂在电子元器件、建筑材料等领域得到广泛应用。

三、复合阻燃材料复合阻燃材料是指由多种阻燃剂组成的材料，通过不同阻燃剂之间的协同作用，提高阻燃性能。

常见的复合阻燃材料有铝镁与磷酸铵相结合的复合阻燃材料，针对不同材料、场合的需求，可以进行个性化设计和调整。

综上所述，阻燃材料根据其组成和使用方式的不同可以分为无机阻燃材料、有机阻燃材料以及复合阻燃材料。

这些阻燃材料在工业生产、建筑材料等领域发挥着重要作用，有效地减少了火灾事故的发生，保障了人们的生命和财产安全。