当前位置：文档之家 › 聚丙烯阻燃介绍

聚丙烯阻燃介绍

  • 格式：doc
  • 大小：14.50 KB
  • 文档页数：3

龙源期刊网

聚丙烯阻燃介绍

作者：申玉臣

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第05期

摘 要：聚丙烯（PP）是一种通用型热塑性树脂，因其具有优良的综合性能而被人们广泛应用在生产生活的各个方面。但是聚丙烯属于易燃材料，这极大的限制了它的进一步应用。本文介绍了聚丙烯用阻燃剂的阻燃机理和聚丙烯用阻燃剂的发展趋势。

关键词：聚丙烯；阻燃；机理；发展趋势

1 聚丙烯的性质和应用

聚丙烯是世界上增长最快的通用热塑性树脂，总量仅仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，是第三大通用树脂。自1957年聚丙烯实现工业化以来，己成为通用热塑性树脂中历史最短、发展和增长最快的品种。聚丙烯生产工艺简单，原料来源丰富，产品透明度高、无毒、密度小、易加工、具有韧性、挠曲性、耐化学品性，电绝缘性好，而且易于进行共聚、共混、填充、增强改性及合金化等，已经在化工、化纤、建筑、轻工、家电、汽车、包装等工业和医疗领域得到广泛应用，与我们的生产和日常生活密切相关。但聚丙烯最大的缺点之一就是易燃，其氧指数（LOI）只有17.4～18.5，燃烧速度快，发热量大，而且伴有熔滴现象，很容易引起火灾，因此要使聚丙烯的应用更为广泛对聚丙烯的阻燃研究是很重要的。

2 聚丙烯的阻燃

2.1 聚丙烯的燃烧

燃烧是可燃物与氧化剂之间的一种快速氧化反应，也是一种自由基反应，是一个复杂的物理一化学过程，且通常伴有放热及发光等特征，并且生成气态和凝聚态产物。

聚丙烯在空气中高温受热时，会发生随机断链反应，导致一系列的热氧降解及热降解，分解生成挥发性的可燃性小分子，可燃物浓度和物系温度足够高时，即可发生燃烧。所以聚丙烯的燃烧可分为热氧降解和正常燃烧两个过程，涉及传热！高聚物在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。

2.2 聚丙烯的阻燃机理

聚合物材料的燃烧是由热源、空气、可燃物及自由基反应四个要素组成。所以从本质上讲，阻燃作用是通过减缓或阻止其中一个或几个要素来实现的，其中包括六个方面：提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。目前常采用阻燃剂主要是通过冷却作用、稀释作用、形成隔离层或隔离膜的物理龙源期刊网

途径和终止自由基的化学途径来实现阻燃的。因此一般阻燃机理分为气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。

气相阻燃机理指在气相中使燃烧中断或延缓链式燃烧反应的阻燃作用。凝聚相阻燃机理是指在凝聚相中延缓或中断阻燃材料热分解而产生的阻燃作用。中断热交换阻燃机理是指将材料燃烧产生的部分热量带走，致使材料不能维持热分解温度，因而不能持续产生可燃气体，于是燃烧自熄。燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用。

用于聚丙烯的阻燃剂主要有卤系阻燃剂、Al2O3·3H2O、硅系阻燃剂和含磷化合物等几大类，但含卤阻燃剂燃烧时产生大量有毒气体和腐蚀性气体，对环境的污染很大，已经引起了人们的重视。随着阻燃研究的深入，膨胀阻燃剂阻燃聚丙烯以得到了人们的认可，是未来聚丙烯阻燃的主要途径。

2.3 聚丙烯用阻燃剂的发展趋势

随着聚丙烯应用领域的不断拓展以及“环保化”呼声的日益增高，人们对阻燃聚丙烯产品提出了更高的要求，概括起来就是高效、低烟、无毒。目前，为了适合环保要求同时保证阻燃效果，世界各国正不断研制开发新型阻燃系统。既要阻燃剂能达到规定的阻燃效率，还要有良好的物理机械性能、防腐蚀性、低烟性、无毒性及热稳定性等。

采用复配技术、消烟技术等研究开发新型复合阻燃剂，在提高聚丙烯材料阻燃性能的同时，降低材料燃烧时的烟量及有毒气体量，成为未来聚丙烯阻燃研发领域中的重点研究课题之一。膨胀阻燃剂（IFR）是一种新型的无卤阻燃剂，由于其具有燃烧时烟雾少、放出气体无害及生成的炭层能有效的防止聚合物熔滴的优点，十分适于聚丙烯的阻燃。众多分析表明，聚丙烯用阻燃剂正向高效、低烟、低毒和低成本的方向发展，同时要求不能明显地影响聚丙烯的加工性能和破坏聚丙烯的物理、机械性能。因此，性能优异的无卤阻燃剂，特别是无卤、低烟、低毒的膨胀型阻燃剂的开发与应用将成为21世纪聚丙烯用阻燃剂最活跃的研究领域。

目前任何一种阻燃剂都有一些自身的缺陷，未来所需要的PP用阻燃剂不但要大幅提高阻燃性能，同时还能提高力学性能、热性能及其他物理性能。各组分间的协同效应及阻燃协效剂的研究。对阻燃剂进行复配研究，要充分考虑高聚物的热力学性能，最大限度的发挥阻燃剂的协效性。此外，阻燃剂还需满足无毒无臭、无污染、制造简单、原料来源丰富等特点。未来开发的复配阻燃剂将具有高效阻燃、低烟、无毒、绿色环保、低填充量、低成本、多功能、精细型等特点。因此，今后应该深入研究无机阻燃剂的表面改性技术，解决分散性、界面黏结性等问题以减少其劣化材料力学性能的影响，进一步开发新型膨胀型阻燃剂和阻燃协效剂。

参考文献：

[1]王保正.聚丙烯用阻燃剂及阻燃聚丙烯[J].塑料，2004，33（1）：54-56. 龙源期刊网

2]许普，李志强，刘慧杰.聚丙烯阻燃化研究进展[J].当代化工，2004，33（6）：330-333.

[3]曾伟立.聚丙烯用阻燃剂的研究进展[J].中国塑料，2011，25（7）：6-10.

合集下载

ANTI-6阻燃聚丙烯的热降解动力学研究

ANTI-6阻燃聚丙烯的热降解动力学研究

・４０・　现代塑料加工应用　２　０　１　１年第２　３卷第１期　Ｍ０ＤＥＲＮ　ＰＬＡＳＴＩＣＳ　ＰＲ０ＣＥＳＳＩＮＧ　ＡＮＤ　ＡＰＰＬＩＣＡＴ１０ＮＳ　

ＡＮＴＩ一６阻燃聚丙烯的热降解动力学研究　

林倬仕郝冬梅　陈涛　尹亮　陈崇伟刘彦明　

（上海化工研究院新技术室，上海，２００Ｏ６２）　

摘要：开发的新型无卤膨胀阻燃剂ＡＮＴＩ一６对聚丙烯（ＰＰ）进行阻燃改性。利用热重分析仪研究了ＰＰ／ＡＮＴＩ＿６体系的　热降解行为，探讨了阻燃性能与热行为的关系。结果发现，ＡＮＴＩ一６阻燃剂的加入使ＰＰ的反应活化能在不同阶段均有较大　提升，在失重初期（６　），ＡＮＴＩ一６能使得ＰＰ快速脱水并生成刚性膨胀炭化物形成防火层。随着温度升高，ＰＰ／ＡＮＴＩ－６体系　的反应活化能会有所下降；失重大于２５　后，反应活化能呈快速上升趋势。ＰＰ／ＡＮＴＩ一６体系阻燃性能显著提升的同时，其　力学性能变化不大　关键词：膨胀型阻燃荆　热重分析法聚丙烯热降解动力学　

Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　Ｋｉｎｅｔｉｃｓ　ｏｆ　ＡＮＴＩ－６　

Ｆｌａｍｅ－Ｒｅｔａｒｄｅｄ　Ｐ０ｌｙｐｒ０ｐｙｌｅｎｅ　

Ｌｉｎ　Ｚｈｕｏｓｈｉ　Ｈａｏ　Ｄｏｎｇｍｅｉ　Ｃｈｅｎ　Ｔａｏ　Ｙｉｎ　Ｌｉａｎｇ　Ｃｈｅｎ　Ｃｈｏｎｇｗｅｉ　Ｌｉｕ　Ｙａｎｍｉｎｇ　

（Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　

ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０００６２）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｌａｍｅ—ｒｅｔａｒｄｅｄ　ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＰＰ）ｗａｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｗｉｔｈ　ｈａｌｏｇｅｎ－ｆｒｅｅ　ｉｎｆｌａ—　

ｔｉｎｇ　ｆｌａｍｅ　ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ＡＮＴＩ一６．Ｔｈｅ　ｈｅａｔ—ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ＰＰ／ＡＮＴＩ一６　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｒｅ—　

玻纤增强阻燃聚丙烯的研制

玻纤增强阻燃聚丙烯的研制

第４３卷，第８期　２０１５年８月　工程塑料应用　ｖ。　・４。，Ｎ。・　３５　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＰＬＡＳＴＩＣＳ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ａｕｇ．２０１５　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－３５３９．２０１５．０８．００８　

玻纤增强阻燃聚丙烯的研制　

吴超　．－。钱晶　

（１．北京航天试验技术研究所，北京１０００７４；２．北京航天凯恩化－ｒ科技有限公司，北京１０００７４）　

摘要：选取共聚聚丙烯（ＰＰ）与均聚ＰＰ按适当比例混合作为树脂基体，添加适当比例的阻燃剂提高材料的阻燃　

性，添加适当比例的增韧剂提高材料的韧性，加入玻璃纤维以提高材料的刚性，并为了提高上述组分之间的界面结合　

度，加入界面改性剂，最后通过单螺杆挤出机造粒得到增强阻燃ＰＰ复合材料。结果表明，该增强阻燃ＰＰ材料阻燃性　

能及力学性能出众，尺寸稳定性强，可以应用在电子、电器、汽车、轮船、建筑、包装等领域。　

关键词：聚丙烯；玻璃纤维；增强；阻燃；应用　

中图分类号：ＴＱ３２５．１＋４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１．３５３９（２０１５）０８．００３５．０４　

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｇｌａｓｓ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｆｌａｍｅ　Ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ＰＰ　

ＷｕＣｈａｏ　，２　Ｑｉａｎ　Ｊｉｎｇ　’　

（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００７４，Ｃｈｉｎａ；　

２．ＢｅｒｉｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｒｉｎｇ　１０００７４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ　ｐ０１ｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＰＰ）ａｎｄ　ｈｏｍｏｐｏｌｙｍｅｒ　ＰＰ　ｗｅｒｅ　ｍｉｘｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ａ　ｐｒｏｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ａｓ　

ｍａｔｒｉｘ　ｒｅｓｉｎ，ａｄｄｉｎｇ　ａｎ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌａｍｅ　ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ａｇｅｎｔ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｆｌａｍｅ　ｒｅｔａｒｄａｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ａｄｄｉｎｇ　

几种优良阻燃剂简介071124

几种优良阻燃剂简介071124

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。

聚丙烯阻燃剂的研究进展

聚丙烯阻燃剂的研究进展

第３６卷第９期　２００７年９月　化工技术与开发　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．９　Ｓｅｐ．２００７　

聚丙烯阻燃剂的研究进展　李　田　（广东药学院药科学院，广东广州５１００６）　

摘要：介绍了多种聚丙烯阻燃剂的阻燃机理和应用，重点介绍了目前存在问题及解决方法，并提出了以后的　发展趋势。　关键词：聚丙烯；阻燃剂　中图分类号：ＴＱ　３１４．２４８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１．９９０５（２００７）０９．００１８．０４　聚丙烯（ＰＰ）作为第３大塑料品种具有密度小、　刚性好、强度高、耐化学药品等优点，而且加工性能　优异，被广泛用于生产、生活的诸多领域，是最有希　望实现通用塑料工程化的塑料品种之一。但是ＰＰ　极易燃烧，极限氧指数（ＬＯＩ）仅为１７．４～１８．５，且燃　烧时融滴严重，容易传播火焰引起火灾，使其应用存　在不安全因素。通过添加阻燃剂提高ＰＰ的阻燃性　能是扩大其应用范围的有效途径。ＰＰ的燃烧是一　个复杂的物理和化学过程，ＰＰ的阻燃剂的制备技术　也在不断发展，下面分别介绍ＰＰ常用阻燃剂的阻　燃机理和应用。　１　常用阻燃剂　１．１卤系阻燃剂　卤系阻燃剂是传统的ＰＰ阻燃体系，主要包括　十溴二苯醚（ＤＢＤＩ】ｏ）、八溴醚（１１３ＡＢ）等，通常在这　个体系里还会加入氧化锑（ｓｂ２ｏ３）作为阻燃协效剂，　在提高卤系阻燃剂的阻燃效率的同时降低其用量。　燃烧时阻燃材料首先释放出卤化氢ｔ－ＩＸ和ＳｂＯＸ，　ＳｂＯＸ在吸收大量热量之后分解生成的ＳｂＸ３在火　焰温度下能够中止ＰＰ燃烧时的自由基反应，同时　ＳｂＯＸ、ＳｂＸ３的蒸气密度较大，能够沉附在材料表面　隔绝氧气，减缓燃烧速度。通过丙烯酸改性ｕ』和　Ｓｂ２０３超细化　Ｊ的方法还可以进一步改善Ｓｂ２Ｏ３与　ＰＰ间的相容性，取得更好的综合性能。在溴系阻燃　剂中，溴化环氧树脂具有优良的流动性、较高的阻燃　效率、优异的热稳定性和光稳定性，同时能使被阻燃　的材料具有良好的物理机械性能，不起霜，有广阔的　市场空间。　但是卤系／氧化锑复合阻燃体系在燃烧的时候　会产生大量有毒的烟雾，造成二次污染。近年来，随　着对阻燃剂低毒、环境友好的进一步要求，卤系阻燃　剂的使用受到了越来越多的限制。世界各大阻燃剂　公司纷纷研究开发阻燃剂新品种和替代品，其中十　溴二苯乙烷（８０１０）系列产品就是美国雅宝公司率先　开发的十溴二苯醚的替代品，该产品具有良好的热　稳定性和高的溴含量，燃烧时不会产生致癌物质。　１．２氢氧化物阻燃剂　．氢氧化物阻燃剂主要包括氢氧化镁［Ｍｇ　（ＯＨ）２］、氢氧化铝［　（ＯＨ）３］和碱式碳酸铝镁等，　属于添加型无机阻燃剂。燃烧时氢氧化物受热释放　出结晶水，降低了气相燃烧区中可燃物的浓度并吸　收大量的热量，延缓其热分解并降低燃烧速度；同时　氢氧化物的分解产物能形成保护膜覆盖在ＰＰ表　面，起到屏障作用，发挥良好的抑烟效果，是一种环　境友好型的绿色阻燃剂，并且与红磷等无卤阻燃剂　有一定的协效阻燃作用。　但氢氧化物属于无机物，具有亲水性，而ＰＰ的　极性很弱，因此氢氧化物在ＰＰ中分散性和相容性　都很差。并且用Ｍｇ（ＯＨ）２阻燃ＰＰ时，为使材料达　到ＵＬ９４一Ｖ０阻燃级（３．２　ｍｍ试样），用量须大于　６０％　Ｊ，这往往导致ＰＰ加工性能变差，机械性能显　著劣化，在很大程度上限制了氢氧化物阻燃剂的进　一步应用。如何增加氢氧化物与ＰＰ之间的相容　性，减少其用量，受到越来越多的重视。姚佳良　等　』报道使用纳米级Ｍｇ（ＯＨ）２阻燃ＰＰ，填充量为　６Ｏ％时，达到ＵＬ９４标准的Ｖ－０级；而填充相同分数　作者简介：李田（１９７９．），博士，广东药学院药科学院讲师，主要从事高分子材料改性与功能高分子材料研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｈｄｌｉｔｉａｎ　＠１６３．ｃｏｍ　收稿日期：２００７．