有机磷系阻燃剂.
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磷系阻燃剂基本知识
有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。
磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。
含磷无机阻燃剂主要产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。
红磷的阻燃效果比磷酸酯类的阻燃效果更好。
其用量也在增加。
含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发。
不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。
磷系阻燃剂中有机磷系品种大多是油状,在高聚物加工过程中不易添加,一般在聚氨酯泡沫、软PVC、变压器油、纤维素树脂、天然和合成橡胶中使用。
而无机磷系中的红磷,由于是纯阻燃元素,所以阻燃效果好,应用面较广,但它色泽鲜艳,因而应用受到部分限制。
红磷的应用要注意微粒化和表面包覆(胶囊化),这样使它在高聚物中分散性好,与聚合物的相容性好,不易迁移,能保持高聚物的难燃性能长久。
另外,聚磷酸铵的聚合度是决定上述两种产品质量的关键,聚合度越高,阻燃防火效果越好,国内已经有聚合度超过100的产品,而国外APP(聚磷酸铵)的聚合度在500以上已是常见。
常见的磷系阻燃剂有:
TTBNP:(三(2,2-二溴甲基-3-溴丙基膦酸脂)),其分解温度在280度,可以适用于大部分塑料的加工。
TPP:三苯基膦酸脂,常用在酚醛树脂,PVC,涂料中等。
有良好的耐热,耐水,耐油等性能。
RDP:间苯二酚双膦酸脂,耐热性好,可以在300度下稳定,用于工程塑料。
BPAPP:双酚A二(二苯基)膦酸脂
BBC:双酚A二(二甲基)膦酸脂。
“有机磷系阻燃剂”资料合集目录一、有机磷系阻燃剂在珠江三角洲几类典型动物中的富集与传递二、卤代持久性有机污染物和有机磷系阻燃剂在鱼体内的生物富集、食物链传递及生物转化三、有机磷系阻燃剂的合成与应用研究四、珠江三角洲沉积物和水生生物中有机磷系阻燃剂的分布特征有机磷系阻燃剂在珠江三角洲几类典型动物中的富集与传递随着工业化的进程,各种新型化学物质被广泛应用于日常生活和工业生产中,其中有机磷系阻燃剂(OPFRs)就是一种常见的化学品。
然而,这些化学物质在环境中的行为和归趋,特别是它们在生态系统中如何传递和富集,是当前环境科学领域研究的热点问题。
珠江三角洲作为中国经济发展最为快速的地区之一,其生态环境中OPFRs的富集与传递问题更值得关注。
本文将探讨有机磷系阻燃剂在珠江三角洲几类典型动物中的富集与传递。
有机磷系阻燃剂是一类广泛使用的阻燃剂,主要用于塑料、纺织品、家具等材料的阻燃处理。
虽然这些化合物在提高材料阻燃性方面起到了重要作用,但它们的环境影响也不容忽视。
OPFRs在环境中不易降解,具有较高的持久性,能在生态系统中长期存在,并通过食物链传递和富集。
本文选取珠江三角洲地区的几种典型动物:鱼类、贝类和两栖动物作为研究对象,通过采集这些动物的样品,分析其体内OPFRs的含量。
同时,还对这些动物的生态环境进行了调查,以了解其生活环境中OPFRs的分布情况。
研究结果显示,这些动物体内均检测到了不同程度的OPFRs。
其中,鱼类和贝类中的OPFRs含量相对较高,而两栖动物中的OPFRs含量较低。
这些结果表明,OPFRs在珠江三角洲地区的典型动物中存在不同程度的富集现象。
研究结果表明,有机磷系阻燃剂在珠江三角洲地区的典型动物中存在不同程度的富集现象。
这些化合物在动物体内的富集主要通过食物链完成,即动物通过摄食含有OPFRs的食物或水体而使这些化合物在体内积累。
OPFRs还可通过生物体的直接接触和空气吸入等途径进入体内。
2024年有机磷阻燃剂市场调研报告1. 背景有机磷阻燃剂是一类在火灾条件下能够抑制燃烧过程的化学物质。
在许多领域中,如电子电器、建筑材料和汽车工业等,有机磷阻燃剂被广泛应用以提高材料的阻燃性能。
本报告旨在对全球有机磷阻燃剂市场进行调研和分析,以了解该市场的发展趋势和前景。
2. 市场规模和趋势根据市场调研数据,全球有机磷阻燃剂市场在过去几年保持了稳定的增长。
预计到2025年,市场规模将达到X亿美元,并有望继续增长。
这主要受到以下几个因素的影响:2.1 行业需求的增加随着电子电器和汽车产业的不断发展,对阻燃材料的需求不断增加。
有机磷阻燃剂作为一种高效的阻燃材料,受到了行业的广泛关注和应用。
2.2 国家法规的支持许多国家制定了严格的防火法规和标准,要求在相关行业中使用阻燃材料以提高安全性能。
这进一步刺激了有机磷阻燃剂市场的增长。
2.3 新技术和创新的推动在有机磷阻燃剂领域,不断涌现出新的技术和创新。
例如,一些厂商正在开发更高效和环保的有机磷阻燃剂,以满足市场的需求。
3. 市场细分和应用有机磷阻燃剂市场可以根据产品类型和应用领域进行细分。
根据产品类型,市场可以分为液体有机磷阻燃剂和固体有机磷阻燃剂。
根据应用领域,市场可以分为电子电器、建筑材料、汽车工业等。
在电子电器领域,有机磷阻燃剂常用于电路板和电线的阻燃处理,以降低火灾风险。
在建筑材料领域,有机磷阻燃剂用于提高建筑材料的防火性能,以增强建筑物的安全性。
在汽车工业中,有机磷阻燃剂被广泛应用于汽车零部件的生产,以满足汽车行业对阻燃材料的需求。
4. 市场竞争格局有机磷阻燃剂市场存在着较大的竞争。
市场上有多家知名的厂商和供应商,其中一些公司拥有先进的技术和创新能力。
主要的竞争策略包括产品创新、品牌推广和市场扩张等。
5. 市场前景和发展趋势有机磷阻燃剂市场在未来几年有望继续增长。
随着行业需求的增加和技术的不断进步,有机磷阻燃剂将成为阻燃材料领域的重要组成部分。
磷系阻燃剂1. 简介磷系阻燃剂是一种能够在高温条件下阻止火焰传播的化学物质,常用于塑料、橡胶、纺织品等材料中,以提高其防火性能。
磷系阻燃剂通常包含磷元素,通过与燃烧产物反应或降低燃烧过程中的温度来实现阻燃效果。
2. 分类磷系阻燃剂可以按照不同的分类标准进行分类,常见的分类方式有以下几种:2.1 按照化学结构分类根据磷系阻燃剂的化学结构,可以将其分为以下几类:•有机磷系阻燃剂:包括有机磷酸酯、有机磷酸盐等,常用于塑料和橡胶中;•纳米磷系阻燃剂:由纳米级磷化合物组成,具有较高的表面积和反应活性;•无机磷系阻燃剂:包括氧化磷、磷化铝等,主要用于玻璃纤维增强塑料和橡胶中。
2.2 按照阻燃机理分类根据磷系阻燃剂的阻燃机理,可以将其分为以下几类:•炭化型磷系阻燃剂:在高温下,磷系阻燃剂能够与燃料体系中的炭化产物反应生成一层稳定的炭化层,从而隔离氧源,抑制火焰的蔓延;•气相作用型磷系阻燃剂:通过释放出有害气体或生成无燃料性的气体,稀释燃烧区域内的氧气浓度,降低火势;•非熔融型磷系阻燃剂:在高温下,磷系阻燃剂形成焦磷酸盐或类似产物,这些产物会与材料表面形成一层磷化物层,起到隔热效果;•交联阻燃型磷系阻燃剂:磷系阻燃剂能够通过与聚合物分子发生交联反应,增加材料的热稳定性和阻燃性能。
3. 应用磷系阻燃剂广泛应用于各个领域,其中一些典型的应用包括:3.1 建筑材料磷系阻燃剂常用于建筑材料中,以提高其火灾安全性能。
例如,在建筑保温材料中添加磷系阻燃剂可以有效延缓火势发展并降低火灾损失。
3.2 电子电器电子电器行业是磷系阻燃剂的重要应用领域之一。
在电路板、电线电缆、电子元件等产品中,添加磷系阻燃剂可以增加其防火性能,从而提高产品的安全性。
3.3 汽车工业在汽车工业中,磷系阻燃剂被广泛用于汽车内饰材料以及电动汽车的电池包隔热材料中。
这些材料在高温条件下能够保持较好的防火性能,确保车内人员的安全。
3.4 纺织品纺织品中添加磷系阻燃剂可以提高其阻燃性能,减少火灾事故发生的可能性。
2024年有机磷阻燃剂市场发展现状引言有机磷阻燃剂是一种重要的防火材料,具有良好的阻燃性能和环境友好性。
本文将介绍有机磷阻燃剂市场的发展现状,包括市场规模、应用领域和发展趋势等方面的内容。
市场规模有机磷阻燃剂市场在过去几年中保持了良好的增长势头。
据统计数据显示,2019年有机磷阻燃剂市场规模达到XX亿元,预计到2025年将达到XX亿元。
这一增长主要受到建筑、电子、汽车和航空等行业对高性能阻燃材料的需求增加的影响。
应用领域有机磷阻燃剂在各个领域广泛应用。
以下是一些主要应用领域的介绍:建筑行业在建筑行业中,有机磷阻燃剂主要应用于防火板、隔热材料、防火涂料等产品中。
由于有机磷阻燃剂具有高效的阻燃性能和良好的耐高温性能,能够有效减少火灾的扩散和危害,被广泛应用于建筑物的防火安全领域。
电子行业在电子行业中,有机磷阻燃剂主要用于电子产品的阻燃保护。
由于电子产品在使用过程中容易产生热量和火花,有机磷阻燃剂的应用能够有效提高电子产品的阻燃性能,减少火灾事故的发生。
汽车行业在汽车行业中,有机磷阻燃剂主要用于汽车内饰、线束、胎胚等部位的阻燃保护。
由于汽车内部存在着复杂的电路系统和易燃物质,有机磷阻燃剂的应用可以有效隔离火源,降低火灾事故对驾驶员和乘客的伤害。
航空行业在航空行业中,有机磷阻燃剂主要应用于飞机的内饰和结构材料中。
由于航空行业对阻燃性能的要求极高,有机磷阻燃剂在航空领域有着广泛的应用前景。
发展趋势有机磷阻燃剂市场的发展呈现以下几个趋势:1.技术创新:随着科学技术的不断进步,有机磷阻燃剂的性能将得到进一步改善和提升,使其更加适用于各个领域。
2.环保要求:随着环保意识的提高,对绿色、低毒、无危害的阻燃剂的需求将增加,有机磷阻燃剂作为一种环保型材料将受到更多市场关注。
3.国际市场:随着全球阻燃材料市场的不断发展,有机磷阻燃剂将迎来更广阔的国际市场,出口将成为市场发展的重点。
4.多功能性:有机磷阻燃剂在阻燃性能的同时也具有其他性能特点,如抗氧化、耐酸碱等,将在更多领域发挥应用潜力。
有机磷系阻燃剂阻燃机理有机磷系阻燃剂既可以气相阻燃,也可以凝聚相阻燃。
阻燃机理可因磷阻燃剂结构、聚合物类型及燃烧条件而异。
凝聚相阻燃机理凝聚相阻燃表现为其具有成焦炭作用和涂层作用。
阻燃剂在高温环境下受热分解生成磷酸或者酸酐,具有很强的脱水剂,促使含氧聚合物脱水并发生交联和炭化,形成连续的结构紧密、不易燃烧的焦炭层,从而减少可燃性气体的逸出。
焦炭层不但能够隔绝内部聚合物与氧气的接触,而且还可以使聚合物与外界热传递隔绝而减缓热分解反应。
当受强热时,磷酸可以进一步脱水聚合形成聚磷酸,聚磷酸为玻璃状熔体,当其覆盖在聚合物的表面时可以对聚合物形成包覆作用从而有效阻止氧气的接触及挥发性裂解产物的释放。
气相阻燃机理有机磷系阻燃剂热解所形成的气态产物中含有PO·,它可以抑制H·及OH·,故有机磷阻燃剂可在气相抑制燃烧链式反应:有机磷系阻燃剂的分类按使用方法分类可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。
添加型阻燃剂是在聚合物加工过程中,加入具有阻燃作用的液体或固体的阻燃剂。
反应型阻燃剂是在聚合物制备过程中作为单元体之一,通过化学反应使它们成为聚合物分子链的一部分。
它对聚合物使用性能影响小,阻燃持久添加型阻燃剂(1)磷酸酯磷酸酯是由醇或酚与三氯氧磷反应而得,或有醇或酚与三氯化磷反应,氯气氧化、水解制的。
磷酸酯中主要包括(磷酸三甲苯酯(TCP),磷酸甲苯二苯酯(CDP),磷酸三甲苯酯(TPP)等,脂肪族磷酸酯中较为重要的有磷酸三辛酯(TOP)。
磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能,可称为阻燃型增塑剂,通常将其划归为增塑剂。
增塑功能可使塑料成型时流动加工性变好,可抑制燃烧后的残余物。
不仅克服了含卤阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒气体及腐蚀性气体的缺陷,同时改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理性能的缺点,做到了高阻燃性、低烟、低毒害、无腐蚀性气体产生。
无卤磷酸酯类的阻燃效率高,对光稳定剂作用影响小,低毒、腐蚀性小,阻碍复燃,但大多数是液体,挥发性大,耐热性差。
关于磷系阻燃剂发展现状和趋势摘要:近年以来,国内社会经济和科学技术得到很好发展的同时,社会中的火灾事故数量也在逐渐提升,对于社会发展、对于广大人民群众的人身财产安全等等方面都造成了比较大的负面影响。
其中,在火灾事故的预防和处理过程中,磷系阻燃剂具有非常重要的作用,包含吸热作用、覆盖作用和抑制链作用等等,从而提升社会全体的消防安全水平,对于社会发展和广大老百姓来说,这是一种非常有效的保障手段,因此,对于磷系阻燃剂的发展现状和发展趋势需要牢牢把握,使其既可以在当前的消防安全方面发挥出重要的作用,同时其发展也可以为后续的消防安全工作的可持续性发展方面做出非常重要的贡献。
因此,在本文中就将针对磷系阻燃剂发展现状和发展趋势进行系统研究和分析工作。
关键词:阻燃剂;磷系阻燃剂;发展现状;发展前景前言:伴随着科技的进步和人民群众生产生活要求的提升,各种创新材料进入到广大人民群众的日常生活和工作当中,聚合物就是其中之一,这一材料具有很好的质轻价廉、化学稳定性好、成型性好等等优势,在机械、纺织和建筑材料等等领域具有广泛的应用。
但同时也需要意识到,大多数聚合物具有可燃易燃特性,而一旦燃烧,聚合物还会产生熔滴加快火势蔓延以及产生烟尘和一些有毒气体,从而造成人员伤亡以及巨大的经济损失。
在这种情况下,就需要注重聚合物的阻燃技术和阻燃材料,磷系阻燃剂就是其中之一,近年以来的研究热度也居高不下,足以看出社会对于磷系阻燃剂的重视程度。
所以,在接下来的文章中就将针对磷系阻燃剂的发展现状和趋势进行详尽阐述,除此之外,还将提出一定的具有针对性和建设性的意见,试图起到一定的总结和引领作用和效果。
一、关于磷系阻燃剂的概述从上世纪的三十年代开始,各种高分子材料已经广泛且深刻地在各个领域、各行各业中进行广泛的应用,磷系阻燃剂其实就是其中之一。
人类社会在感受到这些高分子材料所提供来的诸多便利和高性能的同时,由于这些材料具有易燃性,因此人类社会还承受着高分子材料所带来的潜在火灾风险[1]。
有机磷阻燃剂简介有机磷阻燃剂是一类常用的阻燃剂,具有良好的阻燃效果和热稳定性。
它们通常用于改善材料的阻燃性能,在各种工业领域得到广泛应用。
本文将介绍有机磷阻燃剂的特点、分类、应用领域和未来发展趋势。
特点有机磷阻燃剂具有以下特点:1.高效性:有机磷阻燃剂可以有效降低材料燃烧时的火焰高度和火焰持续时间,减少火焰蔓延的危险。
2.热稳定性:有机磷阻燃剂可以在高温环境下保持较好的阻燃性能,不易分解或挥发。
3.安全性:有机磷阻燃剂不含氯或溴等有害物质,对环境和健康影响较小。
4.多功能性:有机磷阻燃剂不仅可以提供阻燃性能,还可以改善材料的机械性能和耐候性。
分类根据其化学结构和阻燃机理,有机磷阻燃剂可以分为以下几类:1.磷酸酯类:磷酸酯类阻燃剂通过破坏燃烧的化学链反应,抑制火焰的蔓延。
2.磷氮系阻燃剂:磷氮系阻燃剂能够通过吸热和排放气体等机理阻断火焰的传播路径,有效控制燃烧过程。
3.磷硅系阻燃剂:磷硅系阻燃剂通过封闭材料表面,形成保护层,防止火焰进一步侵入。
应用领域有机磷阻燃剂在众多行业得到广泛应用,包括但不限于以下领域:1.建筑行业:有机磷阻燃剂可以添加到建筑材料中,提高建筑物的阻燃性能,降低火灾发生的概率和火灾蔓延的速度。
2.电子电器行业:有机磷阻燃剂可以用于电子电器设备中,如电视机、电脑等,以提高设备的安全性和阻燃性能。
3.汽车制造业:有机磷阻燃剂可以应用于汽车内饰材料和座椅材料中,提高汽车的阻燃性能,降低火灾发生的危险。
4.能源行业:有机磷阻燃剂可以应用于石油和天然气行业中,用于提高油田井下设备的阻燃性能,减少火灾事故的发生。
未来发展趋势有机磷阻燃剂作为一种环境友好和高效的阻燃材料,具有广阔的发展前景。
随着科技的不断进步,有机磷阻燃剂的合成方法将变得更加简单和高效。
此外,研究人员还在探索新型有机磷阻燃剂的开发,以及提高有机磷阻燃剂的阻燃性能和热稳定性。
综上所述,有机磷阻燃剂是一类重要的阻燃材料,具有阻燃效果好、热稳定性高、安全环保等特点。
有机磷系阻燃剂的研究与应用随着生活水平的提高和消费安全意识的不断增强,人们对包括纺织品在内的各种消费品的安全性提出了更高的要求。
纺织品一般都是具有易燃或可燃性的材料,容易引起火灾事故,因此对纺织品进行阻燃整理,阻止火焰产生或蔓延,是提高纺织品安全性能一种重要手段,有助于保障消费者的生命财产安全,同时提高产品的附加值。
标签:有机磷系;阻燃剂;研究与应用1有机磷系阻燃剂的研究现状目前,有机磷阻燃剂的研究主要集中在磷酸酯、膦酸酯、氧化膦、缩聚磷酸酯、次膦酸酯以及有机磷酸盐等方面。
磷酸酯类阻燃剂由于资源丰富、价格低廉,因而应用广泛。
主要包括之含磷的磷酸酯阻燃剂、含氮磷酸酯阻燃剂和含卤磷酸酯阻燃剂,它们大都属于添加剂阻燃剂,具有阻燃与增塑双重功能。
市场上已经开发成功并大量使用的磷酸酯阻燃剂有磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三异丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯等。
这些磷酸酯主要用于聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料、聚酯、聚烯烃、环氧树脂、酚醛树脂、聚碳酸酯和液晶等高分子材料的阻燃。
只含磷的磷酸酯阻燃剂大多为酚类阻燃剂,国内外已相继研制出了间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、对苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A(二苯基磷酸酯)等低聚磷酸酯阻燃剂。
低聚磷酸酯类化合物是一类很有发展前途的磷系阻燃剂,其相对分子质量高,磷含量高,和传统的单磷酸酯相比,具有与聚合物基材相溶性好、耐迁移、耐挥发、阻燃效果持久等优点;含氮磷酸酯阻燃剂由于氮、磷两种元素的协同作用,发烟量小,基本不产生有毒气体,不仅具有良好的阻燃效果,而且可以明显降低阻燃剂的用量,是目前有机磷系阻燃剂发展的趋势。
含氮磷酸酯阻燃剂中氮元素主要来自化合物中的胺、二胺和三聚氰胺;含卤磷酸酯阻燃剂燃烧后由于卤素生成腐蚀性气体、致癌物等原因,现有关它们的报道较以前要少得多。
但因其阻燃的高效性仍有一些报道,大多为同时含有氯、溴的磷酸酯或高卤含量的磷酸酯。
其中,卤代烷基磷酸酯是一类阻燃性能好,应用广泛的添加型增塑阻燃剂,可广泛应用于聚氯乙烯、聚苯乙烯、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、纤维织物以及橡胶等的阻燃,尤其是在软质和硬质聚氨酯泡沫塑料等中具有优异的阻燃性能。
有机卤阻燃剂有机磷阻燃剂
阻燃剂是一种可以减缓或阻止材料燃烧的化学物质。
在防火安全领域,有机卤阻燃剂和有机磷阻燃剂是两种常见的阻燃剂类型。
有机卤阻燃剂是一类含有卤素元素(如溴、氯)的化合物,它们可以在高温下释放出卤化氢气体,从而抑制火焰的蔓延。
有机卤阻燃剂通常应用于塑料、橡胶和其他聚合物材料中,能够有效地提高这些材料的阻燃性能。
与之相比,有机磷阻燃剂则是一类含有磷元素的化合物,它们通过在材料表面形成磷化合物层来阻止火焰的蔓延。
有机磷阻燃剂通常被广泛应用于木材、纺织品和建筑材料等领域,能够有效地提高这些材料的阻燃性能。
虽然有机卤阻燃剂和有机磷阻燃剂都能够有效地提高材料的阻燃性能,但它们也存在一些不足之处。
比如,有机卤阻燃剂可能会释放出有毒的卤化氢气体,对环境和人体健康造成危害;而有机磷阻燃剂则可能存在磷气体释放的问题。
因此,在选择和应用阻燃剂时,需要综合考虑其阻燃效果、环境友好性和安全性等因素。
随着科学技术的不断发展,人们对阻燃剂的要求也越来越高。
未来,我们可以期待看到更加环保、高效的阻燃剂技术的出现,为各种材料的防火安全提供更好的保障。
阻燃剂及有机磷系阻燃剂的综述1引言材料是实现工业、农业、国防和科学技术现代化的重要物质基础,它与信息、能源并列为现代文明的三大支柱,是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。
然而,自20世纪30年代,有机高分子材料进入国民经济的各个领域及人民生活的各个方面后,人类即开始面临新的火灾威胁,原因是这类材料大部分是易燃或可燃的。
这不但限制了它们的应用,还给人类社会带来频繁的火灾危害和严重的经济损失,表1.1列举了半个世纪以来世界各国部分特大火灾。
据统计,经济发达的国家和地区在1989-1993年间的年均火灾损失达国民生产总值的0.1-0.4%。
因此,阻燃已成为当前人类提高社会消防能力,确保人民生命和财产免遭火灾的重要措施,以阻燃为目的的高分子材料改性也愈加引人注目,从而大大促进了阻燃材料和技术的研究、生产。
制备应用低烟、低毒和环境污染低的阻燃剂是加工绿色阻燃材料的需求。
阻燃剂是用以提高材料抗燃性,即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。
阻燃剂主要用于阻燃合成和天然高分子材料(包括塑料、橡胶、纤维、木材、纸张、涂料等)。
一个理想的阻燃剂最好能同时满足下述条件,但这实际上几乎是不可能的,所以选择实用的阻燃剂时大多是在满足基本要求的前提下,在其他要求间折中和求得的最佳的平衡:(1)阻燃效率高,获得单位阻燃效能所需的用量少。
(2)本身低毒或基本无毒(对大鼠口服的LD50)5000mg/kg),燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体量及烟量尽可能少。
(3)与被阻燃基材的相容性好,不易迁移和渗出。
(4)具有足够高的热稳定性,在被阻燃基材加工温度下不分解,但分解温度也不宜过高,以在250~400度之间为宜。
(5)不致过多恶化被阻燃基材的加工性能和最后产品的物理-机械及电气性能。
可以认为,现有的阻燃剂和阻燃工艺无一不或多或少地对被阻燃高聚物的某一性能或某几种性能会产生不利的影响,而且阻燃剂用量越多,影响越大,所以性能优良的阻燃剂和合理的阻燃剂配方在于能在材料阻燃性和实用性间求得和谐的统一。
磷系阻燃剂的阻燃机理随着高分子材料在各个领域的广泛应用,有机高分子,在给人们的生产和生活带来巨大利益的同时,也会带来了潜在的火灾安全问题。
为了减少火灾的发生,世界各国都在致力于研究和应用阻燃剂及阻燃材料。
所谓阻燃剂就是能够提高可燃物的难燃性或自熄性的一种助剂,是塑料助剂中仅次于增塑剂消耗量的助剂。
在各类阻燃剂中,磷系阻燃剂占有重要地位,它不仅克服了含卤型阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷,同时又改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理机械性能的缺点,做到了高阻燃性、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。
1 阻燃机理及分类1.1 磷系阻燃剂的阻燃机理磷系阻燃剂的阻燃机理主要是形成隔离膜来达到阻燃效果,形成隔离膜的方式有2种。
(1)利用阻燃剂的热降解产物促使聚合物表面迅速脱水而炭化,进而形成炭化层。
由于单质碳不进行产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧,因此,具有阻燃保护作用。
磷系阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用就是通过这种方式实现的。
其原因是含磷化合物热分解得到的最终产物是聚偏磷酸,而它是强脱水剂。
(2)磷系阻燃剂在燃烧温度下分解生成不挥发的玻璃状物质,它包覆在聚合物的表面,这种致密的保护层起隔离层的作用。
1.2磷系阻燃剂的分类磷系阻燃剂根据磷系阻燃剂的组成和结构,可以分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂两大类。
无机磷系阻燃剂包括红磷、磷酸铵盐和聚磷酸铵等。
有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯和鳞盐等。
下述阐述一下几种常用磷系阻燃剂的特点。
2 无机磷系阻燃剂无机阻燃剂历史悠久,主要是红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵等磷酸盐,受热分解出磷酸、偏磷酸和H2O等,并促进成炭覆于基材的表面起到阻燃的效果。
应用于PVC、尼龙环氧树脂、聚酯和聚酰胺等,尤其是对后两类更为普遍。
作为一种老牌阻燃剂,其无卤、低毒、稳定、效果持久等优势,使其在无机阻燃剂中占有很重的地位。
1963年,由德国拜耳公司推出红磷阻燃剂以来,一直在研究塑料阻燃剂用红磷的稳定方法。
中国有机磷阻燃剂市场特点呈现稳定增长,预计到2027年市场规模将超过45亿元按照应用领域不同,可将有机磷系阻燃剂划分为聚氨酯类有机磷系阻燃剂和工程塑料类有机磷系阻燃剂等。
聚氨酯类有机磷系阻燃剂主要包括TCPP、TDCP、TEP等;工程塑料类有机磷系阻燃剂包括BDP、RDP、TPP、HPP等。
中国在阻燃立法方面尚处于起步阶段,随着近年来政府及民间对于环保理念与安全意识的不断增强,与阻燃材料相关的法律法规及政策也在逐步建立和完善。
随着《公共场所用阻燃制品燃烧性能要求和标识》和《建筑材料及制品燃烧性能分级》的发布,中国对公共场所使用的建筑制品、铺地材料、电线电缆等,以及座椅、沙发、床垫中使用的保温隔热层及泡沫塑料的相关阻燃标准提出了具体要求,大力推动了中国阻燃剂行业的发展。
同时,由于人们健康环保意识的增强,开发环保、低毒、高效、多功能的阻燃剂已成为阻燃剂行业未来的发展趋势。
2014年中国有机磷阻燃剂产量为14.15万吨,2020年中国有机磷阻燃剂产量增长至29.42万吨,2014年以来中国有机磷阻燃剂产量复合增速为12.97%。
中国有机磷阻燃剂产品制造具备原材料及技术优势,中国是全球主要的有机磷阻燃剂生产国之一,近年来40%以上的有机磷阻燃剂产品出口至海外市场,2014年中国有机磷阻燃剂需求量为7.84万吨,2020年需求量为15.45万吨,2014年以来有机磷阻燃剂需求复合增速为11.97%。
开发环保、低毒、高效、多功能的阻燃剂来替代有机卤系阻燃剂已成为阻燃剂行业未来的发展趋势。
有机磷系阻燃剂低卤或无卤,其生烟量、有毒及腐蚀气体生成量少,阻燃效率高,且与高分子材料相容性好,是复合阻燃剂的发展方向。
而且加入有机磷系阻燃剂材料的可回收性要比有机卤系阻燃剂回收性好,属于环保型阻燃剂。
从目前整体发展趋势来看,有机磷系阻燃剂是取代有机卤系阻燃剂最有希望,也最切实可行的途径之一,在阻燃剂行业备受关注,具有良好的市场前景。
阻燃剂及有机磷系阻燃剂的综述1引言材料是实现工业、农业、国防和科学技术现代化的重要物质基础,它与信息、能源并列为现代文明的三大支柱,是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。
然而,自20世纪30年代,有机高分子材料进入国民经济的各个领域及人民生活的各个方面后,人类即开始面临新的火灾威胁,原因是这类材料大部分是易燃或可燃的。
这不但限制了它们的应用,还给人类社会带来频繁的火灾危害和严重的经济损失,表1.1列举了半个世纪以来世界各国部分特大火灾。
据统计,经济发达的国家和地区在1989-1993年间的年均火灾损失达国民生产总值的0.1-0.4%。
因此,阻燃已成为当前人类提高社会消防能力,确保人民生命和财产免遭火灾的重要措施,以阻燃为目的的高分子材料改性也愈加引人注目,从而大大促进了阻燃材料和技术的研究、生产。
制备应用低烟、低毒和环境污染低的阻燃剂是加工绿色阻燃材料的需求。
阻燃剂是用以提高材料抗燃性,即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。
阻燃剂主要用于阻燃合成和天然高分子材料(包括塑料、橡胶、纤维、木材、纸张、涂料等)。
一个理想的阻燃剂最好能同时满足下述条件,但这实际上几乎是不可能的,所以选择实用的阻燃剂时大多是在满足基本要求的前提下,在其他要求间折中和求得的最佳的平衡:(1)阻燃效率高,获得单位阻燃效能所需的用量少。
(2)本身低毒或基本无毒(对大鼠口服的LD50)5000mg/kg),燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体量及烟量尽可能少。
(3)与被阻燃基材的相容性好,不易迁移和渗出。
(4)具有足够高的热稳定性,在被阻燃基材加工温度下不分解,但分解温度也不宜过高,以在250~400度之间为宜。
(5)不致过多恶化被阻燃基材的加工性能和最后产品的物理-机械及电气性能。
可以认为,现有的阻燃剂和阻燃工艺无一不或多或少地对被阻燃高聚物的某一性能或某几种性能会产生不利的影响,而且阻燃剂用量越多,影响越大,所以性能优良的阻燃剂和合理的阻燃剂配方在于能在材料阻燃性和实用性间求得和谐的统一。
(6)具有可接受的紫外线稳定性和光稳定性。
(7)原料来源充足,制造工艺简便,价格低廉。
因为阻燃剂的用量一般比较大,所以它的价格也是一个不可忽视的考虑因素,一个性能较优而价格偏贵的阻燃剂在于一个性能尚能满足使用要求但不甚理想而价格低廉的阻燃剂竞争时,前者往往败北。
2阻燃剂的分类按化学组成来分,阻燃剂可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类;按使用方式的不同,阻燃剂可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两种。
按照阻燃元素的不同,阻燃剂可分为卤系、有机磷系及卤磷系、磷-氮系、锑系、铝磷系、无机磷系、硼系和钼系、锡系、钙化合物、铁化合物等。
前三种属于有机阻燃剂,后几类属于无机阻燃剂。
目前在工业上用量最大的是卤化物、磷(膦)酸酯(包括含卤衍生物)、氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁及硼酸锌等。
近年来,出现了一类新的膨胀性阻燃剂,还有硅系阻燃剂及本质阻燃高聚物、有机聚合物/无机化合物纳米复合阻燃剂。
有机阻燃剂的大规模工业生产和应用,可以认为始于二十世纪的美国,有机阻燃剂绝大部分是含卤(含溴和含氯)、含磷和含氮的有机化合物,其中用量最大的是含氯、含溴和含磷的阻燃剂。
2.1卤系阻燃剂卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一。
主要是氯化石蜡、得克隆、海特酸及其酸酐、六氯环戊二烯、四氯邻苯二甲酸酐等。
卤系阻燃剂主要用于电子和建筑工业,美国的溴系阻燃剂从1972年的3.9kt增至1996年的48kt,溴类阻燃剂的新品种也不断涌现,据估计1997年卤系阻燃剂的产值占总阻燃剂产值的49%,估计为11亿元。
由于卤系阻燃剂能同时在气相及凝聚相起作用,添加量很少就可赋予材料良好的阻燃性,所以应用极为广泛,但是卤系阻燃剂会降低基材抗紫外线的稳定性,燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体。
当前要求降低阻燃材料燃烧生烟量及有毒气体量呼声日益高涨,并且由于发现多溴二苯醚及其阻燃聚合物燃烧时生成致癌的“多溴代二苯并二噁烷(PBDD)及多溴二苯并呋喃(PBDF)”等愿意使溴系阻燃剂的应用受到一定得影响。
不过人们一直在努力寻找新型高效、低毒、低烟及对环境友好的阻燃剂,一些高效、对环境友好的磷系阻燃剂相继被开发、投入使用。
2.2 磷系阻燃剂磷系阻燃剂可用于热塑性塑料、热固性塑料、织物、纸张、涂料和胶黏剂等阻燃。
磷系阻燃剂可分为无机磷和有机磷化合物两类。
在无机磷阻燃剂中以聚磷酸铵、膦酸盐、磷酰胺、磷-氨基化合物和红磷为主,在有机阻燃剂中以磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机磷盐和氧化膦为主。
此外,还有多种取代基的化合物(如含卤磷酸酯、含磷多元醇等)、齐聚物以及磷-氮化合物等。
目前全球阻燃剂中磷系约占14%,虽然比例不大,但发展很快,美国、西欧地区均超过增塑剂的平均增长速度。
2.3 含氮阻燃剂含氮阻燃剂目前只是一个小品种量的阻燃剂,但由于它符合阻燃剂发展的潮流。
含氮阻燃剂包括三大类:双氰胺、蜜胺及其盐、胍盐(包括碳酸胍、磷酸胍、缩合磷酸胍和氨基磺酸胍)。
2.4 膨胀型阻燃剂此类阻燃剂主要指以磷、氮为主要组成的阻燃剂,它不含卤素,也不采用氧化锑为协效剂。
目前,国外已有商品化得膨胀型阻燃剂,如美国的Great Lakes 公司开发的CN-329磷酸酯三聚氰胺盐、美国Borg-Warner化学品公司研制的笼状结构的膨胀性阻燃剂(Melabis)等,但制造成本高,达到大规模工业化应用还有待时日。
3阻燃剂的发展趋势自20世纪80年代以来,阻燃剂已成为仅次于增塑剂的合成材料用量最大的助剂。
据日本Shibaura Institute of Technology 对主要通用塑料盒工程塑料统计,全球约有16%的塑料是阻燃化的,按近年塑料年消费12000万吨计算,年阻燃塑料消费为1900万吨。
近年全球每年纺织品消费量约为6500万吨,按5%的阻燃化比例计算,每年阻燃纺织品的消费量约为330万吨,加之阻燃橡胶和涂料等,现行全球的阻燃材料年消费量约为2500万吨。
2002年全球阻燃剂消费量达到105万吨,按区域和品种的消费比例结构如表1.2所示。
按国家计算,以美国的阻燃剂消费最大,2002年阻燃剂销售额为9.69亿美元,年增长5%。
从上表可以看出,越是经济发达的区域其阻燃剂消费量越大,亚洲除日本以外区域的人口占全球人口的一半,而阻燃剂的消费与日本相当,由此可见发展中国家的阻燃剂材料还有很大的发展空间。
就阻燃剂应用品种可以看出,发达国家区域的非卤素阻燃剂用量大大超过了卤素阻燃剂,而亚洲的发展中国家区域的阻燃剂消费仍以卤素阻燃剂为主,用量达60%。
另外由于欧洲的环境和绿色和平组织的推动,欧洲区域的卤素阻燃剂用量比例是全球最低的,只占总用量的32%,而美国、日本分别为43%、42%,亚洲的发展中国家区域占68%。
国外的阻燃剂目前以无机体系为主,且主要是氢氧化铝、氢氧化镁。
我国阻燃科学的研究起步较晚,从60年代后期开始发展,直到80年代才得到迅速发展。
1985年国内的阻燃剂品种只有40多种,产量约5000吨,仅为美国阻燃剂年产量的十分之一。
1998年,国内阻燃剂的年产量已达7万多吨,2000年需求量达9万多吨。
而我国的阻燃剂中氯系(主要是氯化石蜡)占69%,无机体系仅占阻燃剂的17%左右,相对处于比较落后的阶段,而且是以牺牲环境为代价。
由此可以看出阻燃剂发展的主要趋势为:(1) 无卤化趋势。
(2)含磷、氮的膨胀型阻燃剂及氮基阻燃剂将进一步得到发展;磷-氮系阻燃剂又称膨胀型阻燃剂,它不含卤素,也少采用氧化锑为协效剂,含有这类阻燃剂的聚合物受热时,表面能够生成均匀的碳质泡沫层,起到隔热、隔氧、抑烟的作用,并防止产生融滴现象,故具有良好的阻燃性能。
(3) 聚合物/无机纳米复合材料。
目前阻燃剂主要有反应型和添加型,但这通常会导致材料成本高、某些性能恶化、加工难度增加而引起的一些问题。
20世纪80年代兴起的聚合物/无机纳米复合材料开辟了阻燃高分子材料的新途径,被国外誉为阻燃技术的革命。
(4)阻燃剂复配技术。
阻燃剂的复配技术包含两方面的含义:一是不同阻燃剂之间的复配问题;二是阻燃剂与不同的基体、不同的助剂之间的复配问题。
实践证明,一些阻燃剂只适用于一定的基体树脂,因此,不同的基体树脂要注意选择合适的阻燃剂。
有时使用单一的阻燃剂往往需要加入量很大才能起到阻燃作用。
而将两种或多种阻燃剂进行复配时,阻燃效果大大增加,同时,可减少阻燃剂的用量。
如聚烯烃阻燃时,为达到同样的阻燃效果,须添加5%的磷或40%的氯或20%的溴,而采用磷、溴复合时,只需添加0.5%的磷和7%的溴。
总之,进行阻燃剂复配时,就是要充分考虑聚合物的热力学性能后选择最适宜的阻燃剂品种,最大限度地发挥阻燃剂的协同性,同时考虑与各种助剂如增塑剂、热稳定剂、分散剂、偶联剂、增韧剂之间的相互作用,达到减少用量、提高阻燃效果的目的。
常见的多功能的阻燃剂体系有:锑-卤体系、磷-卤体系和磷-氮体系等。
4研究项目——有机磷系阻燃剂当前卤素阻燃剂面临严峻挑战,开发新型阻燃剂来代替传统的卤素阻燃剂已是迫在眉睫,而磷系阻燃剂正是一种较理想的高效低毒的阻燃剂,可同时在气相和凝聚相起阻燃作用。
有机磷阻燃剂品种多、用途广泛,它之所以成为阻燃剂研究中的热点,首先从阻燃效力看,达到同一阻燃指标,含磷阻燃剂比任何其它元素阻燃剂单独使用时所需的含量重量百分数都低;其次有机磷阻燃剂的很多品种还同时具有增塑、热稳定等作用,对提高高分子材料的综合性能有十分重要的作用,有些有机磷系阻燃剂还是膨胀型阻燃剂的主要活性组分。
加之我公司地处什邡,具有丰富的磷资源,因此我们的着眼点即在于有机磷系阻燃剂。
4.1 有机磷系阻燃剂的种类有机磷系阻燃剂品种众多、用途广泛,有主要包括磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、氧化膦、磷杂环化合物及聚合物磷(膦)酸酯,含磷多元醇及磷-氮化合物等。
主要集中于磷杂环化合物及聚合物磷(膦)酸酯。
4.1.1 磷酸酯磷酸酯阻燃剂是有机磷阻燃剂的一个重要系列,他们大都属于添加型阻燃剂,兼具阻燃及增塑作用。
由于磷酸酯资源丰富,价格低廉,与高聚物的相容性好,因此在有机磷阻燃剂中应用最为广泛。
磷酸酯一般分为无卤类和有卤类,非卤磷酸酯的主要功能是增塑剂,可称为阻燃型增塑剂,含卤磷酸酯的阻燃功能较高,系增塑阻燃剂。
大多数磷酸酯为液体,耐热性差,挥发性大,相容性不理想,在燃烧时有滴落物产生。
为了避免上述缺点,开发一些高分子缩聚型磷酸酯成为未来磷酸酯系阻燃剂的发展方向之一。
含氮的磷酸酯由于同时含有氮和磷两种元素,阻燃效果比只含磷的化合物要好,成为磷酸酯系阻燃剂的又一发展方向。
自20世纪90年代以来,随着阻燃剂研究的深入,磷酸酯类阻燃剂从单磷酸酯类向双聚或多聚磷酸酯类阻燃剂过渡,尤其是双聚磷酸酯又称低聚磷酸酯,由于具有适当的分子量,同时兼有蒸汽压低、迁移性小、耐久性好、毒性低、无色、无臭、耐水解等优点,因而被广泛用于聚氨酯、聚碳酸酯、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物、聚对苯二酸乙二酷、苯乙烯一丙烯睛、聚丙烯等材料的阻燃。