无机阻燃剂
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2024年无机阻燃剂氢氧化镁市场规模分析引言无机阻燃剂氢氧化镁是一种具有优异阻燃性能的无机材料,被广泛应用于各个行业中。
本文将对无机阻燃剂氢氧化镁的市场规模进行分析。
市场概述随着社会的进步和人们对安全性的要求不断提高,阻燃材料市场迅速发展。
无机阻燃剂氢氧化镁作为一种理想的阻燃材料,具有无毒、阻燃性能优异等特点,市场需求量逐年增加。
市场规模分析目前,无机阻燃剂氢氧化镁市场规模呈逐年增长趋势。
以下是对市场规模进行的分析:1.行业应用领域的市场需求:–建筑行业:随着建筑行业的迅猛发展,对阻燃材料的需求量不断增加。
氢氧化镁作为廉价而有效的阻燃剂,在建筑行业中得到广泛应用。
无机阻燃剂氢氧化镁在建筑材料中的应用市场规模逐年扩大。
–电子行业:随着电子产品的普及和应用领域的拓展,对阻燃材料的需求逐渐增多。
氢氧化镁作为一种优秀的阻燃剂,广泛用于电子产品的生产过程中。
因此,无机阻燃剂氢氧化镁在电子行业中的市场规模呈稳步增长。
–汽车行业:随着汽车工业的快速发展,对汽车材料的要求也越来越高。
氢氧化镁作为一种阻燃剂,在汽车行业中具有广泛的应用前景。
未来几年内,无机阻燃剂氢氧化镁在汽车行业的市场规模有望增长。
2.地区市场规模分析:–北美地区:由于北美地区的经济发展迅速,对阻燃材料的需求不断增加。
无机阻燃剂氢氧化镁作为一种重要的阻燃材料,在北美地区市场占有率较高。
–亚太地区:亚太地区的工业化程度逐年提高,对阻燃材料的需求增长迅猛。
氢氧化镁作为一种绿色环保的阻燃剂,在亚太地区市场具有较大的潜力。
–欧洲地区:欧洲地区对阻燃材料的需求量较大,无机阻燃剂氢氧化镁在该地区市场占有一定份额。
市场竞争情况无机阻燃剂氢氧化镁市场存在较为激烈的竞争。
以下是对市场竞争情况的分析:1.主要竞争企业:–公司 A:该公司是市场的领先者,产品质量和技术水平较高,市场份额较大。
–公司 B:该公司作为竞争对手,在市场上占有一定份额,产品性能稳定。
–公司 C:该公司是新近进入市场的参与者,产品品质有待进一步提升。
氢氧化镁阻燃剂氢氧化镁阻燃剂是一种新型的、无机填充型阻燃剂。
由于其无毒、无烟、阻燃效果好,已成为减烟、抑烟的重要无机阻燃剂,在各类高分子复合材料中,如电线电缆,地铁海船密封材料,室内装饰材料等,都已经得到越来越多的应用。
氢氧化镁阻燃剂技术指标无卤阻燃增强PP-注塑级产品简介一、概述无卤阻燃增强聚丙烯是我司继新一代无卤阻燃剂开发后延伸的一种新型环保阻燃材料。
经反复实验,阻燃效果完全达到UL94-V0级,各种性能指标非常理想,是代替阻燃ABS的理想产品。
二、用途a、完全代替阻燃ABS,特别是耐热级ABS。
可制作小家电外壳,电视机后盖、电容器外壳等;b、部分代替增强ABS。
可制作电器壳体,多位插座,空调、冰箱等配件;c、部分代替PBT。
可制作开关座,家用电器配件。
三、产品优点1、使用不含卤素的磷氮系阻燃剂,阻燃效果完全达到UL94-V0级,是新型环保材料,完全放心做出口产品。
2、不粘模、不析出。
解决了磷氮阻燃剂多年存在的析出问题。
处国内领先水平。
3、使用环保无碱玻纤,在不影响产品阻燃性的前提下,大幅度提供产品的强度和热变形温度。
4、密度更小、重量更轻、产出更多、效率更高!在当今家电“薄、轻”的理念下,更具有性价优势。
5、灼热丝温度可达960℃。
FR-PP是一种含氮磷结构的新型无卤环保型聚烯烃膨胀无卤阻燃剂。
该产品主要用于PP、PE、EV A等聚烯烃中,在聚烯烃中有良好的相溶性,对塑料的机械性能影响很小,添加阻燃剂的聚烯烃具有低密度、高伸长率和抗冲击强度;低水溶性、不吸潮,不含重金属离子及多溴联苯醚,添加FR-PP只要26份就可以使PP达到UL94 V-0标准,通过SGS测试,符合RoHS环保要求。
FR-1无卤涤纶耐久性阻燃剂涤纶织物阻燃剂FR-1目前广泛适用于纯涤纶织物的阻燃整理,其质量指标及应用效果达到国际同类产品的先进水平。
规格:外观:无色至浅黄色透明粘液含磷量:18-19.5%左右含固量:93%pH:1.5-3.0水溶性:可溶于水特性:只需较低的用量,就能达到高的阻燃效果耐洗性好,经30次洗涤仍能保持优良的阻燃效果经整理后的织物其强力,手感基本不受影响,基本上无色变,渗色及粘色现象使用方便,可在常规定型设备上应用低挥发性,无毒,可安全使用应用:1.预处理由于纺丝过程中使用大量纺丝油剂,为了使阻燃剂在高温下更好的与阻燃剂结合,可以先进行碱减量处理以提高效果。
阻燃剂主要品种及发展趋势阻燃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: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)。
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。
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。
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、勃姆石(Boehmite, ALOOH)、氢氧化镁(不耐酸,醋酸即可将其溶解)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R-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。
随着环保呼声日益高涨,国外不少厂商正在积极开发无卤阻燃系统(主要是磷系),且不断有新产品问世。
特别是最近两年,全球三家最主要的溴系阻燃剂生产公司,如雅宝公司、大湖公司及死海溴化物公司也开始转向无卤磷系阻燃剂的开发,以作为他们传统溴系阻燃剂产品的补充。
这几大公司对无卤磷系阻燃剂的热衷,标志其阻燃剂供应战略的关键性转变。
欧盟WEEE、RoHS指令中并没有禁用所有含卤阻燃剂,而电子电气设备无卤化的最大推动力来自于日本、欧洲的一些整机厂。
近年来出于市场竞争和提高公司形象的目的,一些日欧整机厂如SONY、TOSHIBA、NOKIA、PHILIPS、ERICSSON、CANON、FU-JITSU等,积极在其产品中推行无卤化。
我国无机阻燃剂的发展与应用一、引言阻燃剂是合成高分子材料的重要助剂之一,添加阻燃剂对高分子材料进行阻燃处理,可以阻止材料燃烧或者延缓火势的蔓延,使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性。
随着石油化工材料被广泛应用到国民经济的诸多行业中,如建筑业、塑料制品业、纺织业、运输业、电子电器业、航天业,阻燃剂在防火安全和环境保护方面的重要性愈加不容忽视。
随着社会的发展和科技的进步,人们对材料的阻燃性能要求也愈来愈高,我国自80年代以来,阻燃剂的研制、生产及推广应用得以迅速发展,阻燃剂的品种日趋增多、产量急剧上升。
目前,据粗略估计,全球阻燃剂的65%~70%用于阻燃塑料,20%用于橡胶,5%用于纺织品,3%用于涂料,2%用于纸张及木材。
近年来,随着防火安全标准的日益提高和塑料产量的快速增长,我国阻燃剂的用量正处于快速增长期。
阻燃剂按照化学组成可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂,其中,无机阻燃剂除了有阻燃效果外,还具有低发烟率和可抑制氯化氢产生等作用,使得被添加材料具有无毒性、无腐蚀性和低成本等优点。
从全球看来,无机阻燃剂消费量远远高于有机阻燃剂,如美国、西欧和日本等工业发达国家无机阻燃剂的消费占总消费量约60%,而我国不到10%,因此我国发展无机阻燃剂非常紧迫,而具有巨大的应用前景。
目前无机阻燃剂主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、无机磷、硼酸盐、氧化锑等。
二、研究进展1、氢氧化铝氢氧化铝是问世最早的无机阻燃剂之一,也是国际上阻燃剂中用量最大的一种。
目前氢氧化铝占全球无机阻燃剂消费量的80%以上,广泛应用于各种塑料、涂料、聚氨酯、弹性体和橡胶制品中,具有阻燃、消烟、填充三大功能,不产生二次污染,能与多种物质产生协同作用、不挥发、无毒、无腐蚀性、价格低廉。
阻燃剂用氢氧化铝一般是以工业氢氧化铝为原料,采用合适的方法进行精制和表面处理而制得,这样制成的氢氧化铝,其粒径小于5μm,适合于作高分子材料的阻燃剂。
亦可采用尿素水解中和法和铝酸钠法直接制备阻燃剂用氢氧化铝。
浅谈碱式碳酸镁的阻燃性
碱式碳酸镁属于无机阻燃剂无毒、环保、价格低廉一类,是聚合物阻燃常用的阻燃剂类型。
碱式碳酸镁热稳定性好、无毒、不产生有毒或挥发性气体、价格低廉,是无机环保型阻燃剂。
碱式碳酸镁(热分解温度220~550度)比氢氧化镁(热分解温度300~340度)和氢氧化铝(热分解温度180~200度)热分解温度范围更宽。
碱式碳酸镁燃烧后分解吸热,释放难燃气体二氧化碳和水蒸气,稀释燃烧物表面的氧气并降低燃烧物表面的温度,且生成附着于燃烧物表面的活性氧化镁,进一步阻止燃烧的进行。
将其应用到阻燃环氧树脂中,当碱式碳酸镁的添加量为56.5%时,环氧树脂的氧指数(LOI)达到29.7%,将其应用到阻燃乙烯/乙烯乙酸酯共聚物中,当碱式碳酸镁的添加量为60%时,乙烯/乙烯乙酸酯共聚物的LOI达到了29%。
利用无机阻燃剂阻燃聚合物时,为了获得理想的阻燃性能,往往需要较大的添加量,且由于无机阻燃剂的亲水性,会增加高聚物的加工难度和降低力学性能,不利于实际生产和应用。
对阻燃剂进行表面改性是一种增加无机填料与聚合物基体相容性的有效手段。
利用改性剂对碱式碳酸镁进行表面改性,提高碱式碳酸镁的亲油性,并将改性过的碱式碳酸镁作为阻燃剂添加到PE-LD中,以后很有发展的可能。
无机磷系阻燃剂张亨【摘要】Inorganic phosphorus series fire retardants include red phosphorus(microencapsulized red phosphorus),ammonium polyphosphate and phosphate(such as monoammoniumphosphate,diammonium phosphate,triammonium phosphate).The properties,production process,production standard and uses of several inorganic phosphorus series fire retardants have been introduced.The production and retardancy application situation of inorganic phosphorus series fire retardants are summarized.%无机磷系阻燃剂包括红磷(微胶囊化红磷)、聚磷酸铵、磷酸盐(如磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵等)。
介绍了红磷、聚磷酸铵、磷酸盐等无机阻燃剂的性质、生产过程、产品标准和用途等。
概括了无机磷系阻燃剂生产、性能和阻燃应用研究情况。
【期刊名称】《上海塑料》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】无机阻燃剂;红磷;聚磷酸铵;磷酸盐;性质;工艺;用途【作者】张亨【作者单位】锦西化工研究院,辽宁葫芦岛125000【正文语种】中文【中图分类】TQ320.660 前言在我国的阻燃剂产品中,无机阻燃剂具有稳定性好,低毒或无毒,贮存过程中不挥发、不析出,原料来源丰富,价格低廉等优点,兼具阻燃、填充双重功能,并对环境非常友好,是一类很有前途的阻燃剂。
无机磷系阻燃剂来源:世界化工网全文请访问:/睡过站了在着了阻燃剂中磷酸铵已得到应用,磷酸氢二胺和磷酸二氢铵因为易溶于水而使应用受到限制,而磷酸铵水溶性小,热稳定性也较正磷酸铵高,所以它的应用越来越广泛。
赤磷也是一种很有用的阻燃剂。
表4-13列出了无机磷酸盐的应用情况。
一、聚磷酸铵聚磷酸铵(简称APP)是美国孟山公司开发的一种优良的阻燃剂,有水溶性和水难溶性两种。
短链APP(聚合度n=10~20)为水溶性,长链APP(n>20)为水难溶性。
聚磷酸铵含磷量大,含氮量高,热稳定性好,吸湿性小,分散性好,毒性低,被大量用于膨胀型防潮,阻燃涂料和木材,纸张的阻燃剂。
国内上海无机化工研究所,程度化工研究所曾作过广泛研究并投入工业生产。
1、聚磷酸铵的生产方法聚磷酸铵按其使用的原料不同可以有各种不同制法:①正磷酸以氨高温中和制取磷酸铵。
②聚磷酸氨化法③以其他P2O5,NH3和水蒸气气相反应啊。
④以磷酸氢二铵和五氧化二磷为基本原料在过量氨存在下进行高温聚合反应。
(NH4)2HPO4+1/2P4O10+NH3→3/n(NH4PO3)n 该反应时在配有混合器,搅拌器,研磨器以及电热器的特质金属密闭反应器中进行的。
主要操作条件是:磷酸氢二铵和五氧化二磷按一定物质的量比加入反应器中混合,研磨,升温至280~300℃之间,通入氨气,且保持一定的氨气压力,反应进行1.5~2h,可制得平均聚合度大于20的白色粉状物,冷却后过筛得长链聚磷酸铵阻燃剂产品,收率接近100%。
此法的优点是,采用五氧化二磷作缩合剂合成长链聚磷酸铵,工艺路线短,操作简便,无大量废气排出,产品质量好,采用单一反应器,适当改变反应温度和事件,可得到平均聚合度不同的产品,以满足各种用户的需要。
2、聚磷酸铵的性质水难溶性聚磷酸铵通式(NH4)n+2PnO3n+13、聚磷酸铵的应用聚磷酸铵比重小,分散性好,可以单独使用或与其他阻燃剂复合广泛作为添加型阻燃剂。
常见阻燃剂的阻燃机理目录1 .前言 (1)2 .阻燃剂的作用 (1)2.1. 吸热作用 (1)2.2. 覆盖作用 (2)2.3. 抑制链反应 (2)2.4. 不燃气体窒息作用 (2)3 .常见的阻燃剂阻燃机理 (2)3.1. 无机阻燃剂 (2)3.2. 卤系阻燃剂 (2)3.3. 经过处理的A1(OH)3阻燃剂 (3)3.4. 氢氧化镁阻燃剂 (3)3.5. 石膏板阻燃 (4)3.6. 磷系阻燃剂 (5)3.7. 硅系阻燃剂 (5)1.前言阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂,主要针对高分子材料的阻燃设计而成,通过若干机理发挥其阻燃作用,如吸热、覆盖、抑制链反应、不燃气体窒息作用等。
多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。
今天与大家一起了解一下阻燃剂的作用和阻燃机理。
2.阻燃剂的作用2.1.吸热作用任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的,如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量,那么火焰温度就会降低,辐射到可燃物表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少,燃烧反应就会得到一定程度的抑制。
在高温条件下,阻燃剂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。
A1(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是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气时大量吸热的特性,提高其自身的阻燃能力。
22覆盖作用在可燃材料中加入阻燃剂后,阻燃剂在高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炭化层。
炭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生成物进入气相参与燃烧过程。
2.3.抑制链反应根据燃烧的链反应理论,维持燃烧所需的是自由基。
1 无卤无机阻燃剂(1)氢氧化铝。
氢氧化铝[Al(OH)3]即三水合氧化铝,其用量占阻燃剂使用总量的40%以上。
Al(OH)3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,Al(OH)3有添加量大的缺点,通常需要加入50%以上才能显示很好的阻燃效果。
为克服这一缺点,可采用改进造粒技术,向超细化方向发展,使粒度分布变窄;改进包覆技术,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。
Al(OH)3的阻燃机理是:(a)向聚合物中添加ATH,降低了可燃聚合物的浓度;(b)在250℃左右开始脱水、吸热、抑制聚合物的升温;(c)分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气的浓度,可阻止燃烧进行;(d)在可燃物表面生成Al2O3,阻止燃烧。
(2)氢氧化镁。
氢氧化镁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,Mg(OH)2的分解温度比Al(OH)3高100-150℃,可用于加工温度高于250℃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。
(3)红磷。
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。
阻燃剂生产流程引言阻燃剂是一种用于增加材料阻燃性能的化学物质。
它可以减缓或阻止火焰的蔓延,使材料具有较好的阻燃性能。
阻燃剂的生产过程是一个复杂的化学工程过程,需要经过多个步骤来制备出符合要求的阻燃剂产品。
本文将深入探讨阻燃剂的生产流程及其相关工艺。
一、原材料选择1.1 阻燃剂的分类根据化学结构和作用机理的不同,阻燃剂可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。
无机阻燃剂通常采用氢氧化铝、纳米氧化铝等无机化合物;有机阻燃剂则以磷酸酯、溴类化合物等有机物为主。
1.2 原材料筛选在阻燃剂生产过程中,原材料的选择至关重要。
需要考虑的因素包括原材料的阻燃性能、可用性、安全性等。
同时,还需要根据所生产阻燃剂的最终用途来选择适合的原材料。
二、阻燃剂生产工艺2.1 原料预处理在阻燃剂生产过程中,一些原材料需要进行预处理。
例如,有机阻燃剂的原料通常需要经过纯化、脱水、脱溶剂等处理步骤,以确保所使用的原材料符合生产要求。
2.2 反应步骤阻燃剂的生产过程通常需要进行多步反应。
不同的原材料需要经过不同的反应步骤来生成最终的阻燃剂产品。
例如,在有机阻燃剂的生产过程中,首先需要进行合成反应,生成中间产物;然后再进行后续的加工和处理步骤,最终得到所要求的阻燃剂产品。
2.3 工艺参数控制在阻燃剂生产过程中,需要对反应步骤中的温度、压力、反应时间等参数进行精确的控制。
这些工艺参数的调节对于产物的质量和性能具有重要影响。
通过合理控制工艺参数,可以提高阻燃剂的效果并确保产品的一致性。
2.4 产品精炼和成型在反应完成后,得到的阻燃剂产品通常需要经过精炼和成型的过程。
这些过程包括产品的粉碎、筛分、干燥等步骤,以获得符合要求的颗粒形态和粒径分布。
三、质量控制3.1 原料质量控制原材料的质量是影响阻燃剂产品质量的关键因素之一。
在生产过程中,需要对原材料进行严格的质量控制,确保其符合生产要求。
这包括对原材料的纯度、水分、杂质等指标进行检测和控制。
3.2 过程监控阻燃剂的生产过程需要进行全程的监控和控制。
阻燃剂1 阻燃剂的分类及其特点目前,阻燃剂种类较多,根据不同的划分标准可将阻燃剂分为以下几类:(1)按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系、磷系、磷-氮系、硅系、锑系、硼系和铝镁系等几类阻燃剂,其中卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的阻燃剂之一,具有添加量少、阻燃效果显著的特点,从而在阻燃领域占有重要地位。
(2)按阻燃剂组分的不同可将阻燃剂分为无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种;其中无机阻燃剂是一种无卤阻燃剂,具有安全性高、抑烟、无毒、价廉等优点,主要包括无机水和金属化合物、锑系阻燃剂、硅系阻燃剂、无机磷系阻燃剂和可膨胀石墨等;有机阻燃主要包括卤素阻燃剂、磷系阻燃剂,该类阻燃剂因阻燃元素不同而具有不同的特性。
(3)按阻燃剂的使用方法和聚合物中的存在形态,则可分为添加型和反应型两大类,其中添加型以无机阻燃剂为主,反应型主要是有机阻燃剂。
2 阻燃剂阻燃的基本原理燃烧反应一般有可燃物、氧气及一定温度三要素,且缺一不可。
阻燃剂的作用机理应在材料燃烧时抑制一种或一种以上要素的产生,达到阻止或减缓燃烧的目的。
每一种阻燃剂具体的阻燃机理是不同的,但阻燃的基本原理大致是相同的,减少热分解过程中可燃性气体的生成和阻碍气体燃烧过程中的基本反应,吸收燃烧域中的热量,稀释和隔离空气,对阻止燃烧也有一定作用。
阻燃剂的阻燃包括以下几个主要过程。
2.1 吸热冷却有些阻燃剂在加热过程中,其含有阻燃元素的化合物会发生吸热脱水、相变、分解以及其他吸热反应,降低聚合物表面和燃烧区域的温度,从而减慢高聚物的热分解速度来起到阻燃作用。
2.2 气相稀释材料在燃烧过程中,会产生大量的可燃性气体,如:一氧化碳。
阻燃剂的存在,能产生大量的不可燃气体,有效的稀释可燃性气体或空气,从而实现对材料的阻燃作用。
2.3 形成隔热层有些阻燃材料(如磷酸、硼酸)加热时熔融,在材料表面形成一层玻璃状的膜,阻碍氧的供给,同时可起隔热作用和降低可燃性气体释放量,从而产生阻燃效应。
三大系阻燃剂的介绍一阻燃剂的简介阻燃剂是以树脂和橡胶为基体的复合材料含有大量的有机化合物,具有一定的可燃性。
阻燃剂是一类能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰传插的添加剂。
最常用的和最重要的是阻燃剂是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。
阻燃剂根据使用方法可分为添加型和反应型两大类。
添加型阻燃剂主要包括磷酸酯、卤代烃及氧化锑等,它们是在复合材料加工过程中掺合于复合材料里面,使用方便,适应面大但对复合材料的性能有影响。
反应型阻燃剂是在聚合物制备过程中作不一种单体原料加入聚合体系,使之通过化学反应复合到聚合物分子链上,因此对复合材料的性能影响较小,且阻燃性持久。
反应型阻燃剂主要包括含磷多元醇及卤代酸酐等。
用于复合材料的阻燃剂应具备以下性能:①阻燃效率高,能赋予复合材料良好的自熄性或难燃性;②具有良好的互容性,能与复合材料很好的相容且易分散;③具有适宜的分解温度,即在复合材料的加工温度下不分解,但是在复合材料受热分解时又能急速分解以发挥阻燃的效果;④无毒或低毒、无臭、不污染,在阻燃过程中不产生有毒气体;⑤与复合材料并用时,不降低复合材料的力学性能、电性能、耐候性及热变形温度等;⑥耐久性好,能长期保留在复合材料的制品中,发挥其阻燃作用;⑦来源广泛价格低廉。
二阻燃剂的分类(1)溴系阻燃剂含溴阻燃剂包括脂肪族、脂环族、芳香族及芳香-脂肪族的含溴化合物,这类阻燃剂阻燃效率高,其阻燃效果是氯第阻燃剂的两倍,相对用量少,对复合材料的力学性能几乎没有影响,并能显著降低燃气中卤化氢的含量,而且该类阻燃剂与基体树脂互容性好,即使再苛刻的条件下也无喷出现象。
溴系阻燃剂是含卤阻燃剂中最重要和最有效的一种,其阻燃性高,添加量少,对产品的加工及使用特性影响小,作为溴甲烷系阻燃剂使用的有脂肪族、脂环族和芳香族的溴化物,溴化物单体中有机部分的性质对树脂的灭火性能有很大影响。
耐热性最大而可燃性最小的是芳香族溴化物,阻燃效果顺序一般是脂肪族>脂环族>芳香族,但热性能恰好相反,即脂肪族最差,芳香族最好。
无机阻燃剂阻燃机理为提高沥青材料的阻燃性能,最初的尝试是采用高分子材料常用的卤系阻燃剂,尽管卤系阻燃剂具有无可比拟的高效性,但因其但其在燃烧过程中会生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体,对环境和人体不可忽视的危害,而逐渐被束之高阁。
因此,研制无卤、无毒、低烟、高效的环境友好型无机阻燃剂就成为我国当前阻燃研究的热点之一。
无机阻燃剂一般都是靠气相或凝聚相阻燃机理发挥阻燃作用,其阻燃机理可以归纳为以下几个效应。
(1)无机阻燃剂的“冷却效应”某些无机阻燃剂,如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙及层状双氢氧化物等,在受热时会发生分解,这类分解反应会产生一定量的水并在分解过程中吸收部分燃烧释放的热量,因此可以有效降低燃烧材料的表面温度而使聚合物的降解速率减慢,减少可燃物的产生并有效降低燃烧进程。
(2)无机阻燃剂的“稀释效应”首先由于无机阻燃剂一般填充量较大,稳定性好,不易挥发,可对固相聚合物进行包裹和稀释,提高了混合体的阻燃性能;其次多数无机阻燃剂在燃烧过程中由于分解反应等都可释放出H2O、N2、CO2、NH3等非可燃性气体,这些气体可以起到稀释聚合物表面可燃性挥发分和氧气浓度的作用而使得燃烧进程无法进行,起到气相阻燃效果;(3)无机阻燃剂的“隔断效应”隔断效应属于凝聚相阻燃机理的范畴,凝聚相包括两种:一种是促进聚合物表面的炭化,形成固态的耐热阻隔层,另一类是分解生成不挥发的黏稠液体或耐热的固体粉末对沥青进行裹附。
无机阻燃剂的阻燃过程这两类均包括在内。
无机阻燃剂的热解产物可促进聚合物表面的炭化,使聚合物表面迅速脱水炭化形成碳化层阻隔层隔断聚合物与空气间的气体与热量的交换;另一方面无机阻燃剂在燃烧温度下会分解生成耐热的固体氧化物粉末或不挥发的黏稠液体包覆在聚合物表面,这种致密保护层也起到了隔断热和气体交换的作用。
(4)无机阻燃剂的“抑烟效应”无机阻燃剂除在抑制点燃及控制燃烧过程的效果外还具有极佳的抑烟效应,这是由于金属氢氧化物等无机阻燃剂阻燃作用在燃烧发生后主要以吸收或隔离空气控制燃烧进程为主,燃烧进程进行缓慢且阻燃剂分解所释放的水汽可以稀释或吸收大量烟气,故具有较好的消烟作用;而目前常用作消烟剂的无机钼类化合物的抑烟是通过Lewis酸机理的催化原理,使聚合物在燃烧时不能通过环化反应生成芳香族环状结构,而此环状结构化合物是烟的主要组成部分。
常见阻燃剂及其阻燃机理总结1、无机阻燃剂(1)水合金属氧化物主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锡等,其中以氢氧化铝的吸热效应最大,阻燃效果好。
其阻燃作用主要是吸热效应,生成的水蒸气还能起隔绝效应。
这类阻燃剂的最大优点是无毒,不会生成有害气体,还可减少燃烧过程中CO的生成量,起消烟剂作用。
最大缺点是分解温度低,应用时使用量大,只能用于加工温度较低、物理机械性能要求不高的高聚物材料的阻燃。
此外,氢氧化镁易吸收空气中的CO2,生成碳酸镁,使制品产生白点。
(2)硼化合物与钼化合物这类阻燃剂中主要有硼酸、水合硼酸锌、钼酸锌、钼酸钙、钼酸铵等。
其中水合硼酸锌的阻燃效果最好。
该类阻燃剂在较低温度下熔融,释放出水并生成玻璃状覆盖层,在燃烧过程中起隔绝、吸热及稀释效应。
硼类阻燃剂与卤系阻燃剂有协同效应。
由于分解温度低,不能用于加工温度高的高聚物阻燃(3)硅类化合物这类阻燃剂在燃烧时能生成玻璃状的无机层(Si0)并接枝到高聚物上,产生不燃的含碳化合物,形成隔氧膜而抑制燃烧,同时还能防止高聚物受热后的流滴。
其燃烧时不产生火焰、CO及烟,而且还具有补强作用。
因此,这是一类极有开发前景的非卤素阻燃剂。
(4)膨胀型石墨这是一类新开发的无机阻燃剂美国已商品化。
它能起隔绝效应,与红磷有良好的协同效应,两者常同时使用(5)三氧化二锑三氧化二锑在不含卤高聚物中阻燃作用很小,一般不单独用作阻燃剂,在含卤高聚物中有较好的阻燃作用,与卤系阻燃剂并用有较好的协同效应2、有机阻燃剂(1)有机卤系阻燃剂有机卤系阻燃剂是目前用量最大的有机阻燃剂,主要是溴、氯化合物。
溴化物虽然有毒,但其阻燃效果比氯化物好,用量少,很受用户欢迎。
同一卤素不同类型的化合物,其阻燃能力不同,其大小顺序为:脂肪族>脂环族>芳香族脂肪族与高聚物的相容性好,但热稳定性差;芳香族热稳定好,但相容性差。
含有醚基的芳香族卤化合物与高聚物的相容性好,热稳定性高,用量急剧增加。
其它无机阻燃剂其它无机阻燃剂:有机阻燃剂大多都有毒性、腐蚀性、发烟性等缺点,而且价格较贵;无机阻燃剂恰恰可以弥补这些缺陷。
一般无机阻燃剂往往兼有阻燃、消烟两种功能。
因此近年来无机阻燃剂得到了迅速发展。
除了前面提到的Sb、P无机物外,还有含AL、Mg、B.Mo、Zn等的无机物。
这些无机物阻燃剂大多是吸热失水,水蒸汽起冷却和稀释可燃气体的作用,从而抑制燃烧的进行。
1.铝化合物:主要品种是AL(OH)3,当外界温度达到190℃时,AL(OH)3开始失水。
但由于它的失水温度太低,不大适合于高聚物用。
由于氧化铝来源丰富,价格低廉,具有阻燃剂、消烟剂和填充剂三重功能,所以仍不失为一个有发展前途的阻燃剂。
2.硼化合物:硼化合物是一类品种较多的阻燃剂,有硼酸锌、硼酸铵、硼酸、硼砂、偏硼酸钡等。
其阻燃机理除同AL(OH)3一样吸热失水外,还具有同磷化合物类似的膜效应,生成一层固熔体覆盖在高聚物表面,产生阻燃效果。
硼酸锌与Sb2O3等量并用,阻燃效果可超过它们单独使用的任何一个,而且发烟量少、价格低,硼酸锌的价格只有Sb2O3的三分之一左右,是一种理想的Sb2O3代用品。
3.镁化合物:镁化合物阻燃剂主要是Mg(OH)2是一个最新发展起来的阻燃剂。
它的阻燃机理同AL(OH)3一样,但其失水温度达300350℃,所以更适用于聚烯烃类。
Mg(OH)3也具有阻燃、消烟双重作用。
用表面处理剂处理的Mg(OH)2具有更好的阻燃效果。
如在聚丙烯中添加47.6%经硬脂酸处理的Mg(OH)2及1.1%NaClKCl固熔体,可达到UL94VO标准。
上述的无机阻燃剂,都存在一个致命的缺点:只有在添加量很大时(约4060%)才能达到阻燃目的,而这么多添加量,势必会导致高聚物机械性能的明显下降。
所以目前无机阻燃剂一般只作为有机阻燃剂的助剂,很少单独使用。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
结语:借用拿破仑的一句名言:播下一个行动,你将收获一种习惯;播下一种习惯,你将收获一种性格;播下一种性格,你将收获一种命运。
无机阻燃剂摘要:本文综述了氢氧化镁的阻燃消烟机理, 并对氢氧化镁阻燃剂制备及改进的方法进行了阐述,进而对氢氧化镁阻燃剂的发展趋势及应用前景作出了展望。
关键词:阻燃剂改进现状前景前言氢氧化镁无机阻燃剂由于其分解温度高、热稳定性好、无毒、无烟和抑烟、无腐蚀性、无公害、价格低廉、原料丰富等优点,又是一种环保型绿色阻燃剂,因此日益受到世人的青睐,是目前最有发展前途、环境友好的无机阻燃剂,已成为近几年各国在阻燃剂领域方面研究的热点[1]。
随着各国环保意识的增强及阻燃法规的相继颁布,对环境的影响已成为选择阻燃剂的一个重要因素,因此高效、环保的无机纳米阻燃剂越来越受人们的重视,这又是氢氧化镁现在作为研究热点的又一大原因。
近年来有关氢氧化镁的研究、合作开发、生产应用活动十分活跃。
世界上许多知名化学公司均在积极参与氢氧化镁无机阻燃剂的研究、开发和生产。
同时,国内许多部门对氢氧化镁的开发与应用也作了大量的研究,氢氧化镁在应用于阻燃上也有许多可喜成果。
1、机理氢氧化镁在受热时(340-490度)发生分解吸收燃烧物表面热量到阻燃作用;同时释放出大量水分稀释燃物表面的氧气,分解生成活性氧化镁附着于可燃物表面又进一步阻止了燃烧的进行[2]。
氢氧化镁在整个阻燃过程中不但没有任何有害物质产生,而且其分解的产物在阻燃的同时还能够大量吸收橡胶、塑料等高分子燃烧所产生的有害气体和烟雾,活性氧化镁不断吸收未完全燃烧的熔化残留物,从使燃烧很快停止的同时消除烟雾、阻止熔滴,是一种新兴的环保型无机阻燃剂。
2、制备方法(1)氢氧化钙法以卤水或其他可溶性镁盐为原料,使之与石灰乳反应,生成氢氧化镁沉淀,反应方程如下:MgC12+Ca(OH)2→CaC12+Mg(OH)2↓该方法的优点是:氢氧化钙廉价易得,有较高的工业应用价值,产品粒度小(通常低于 0.5μm)。
其缺点是:要求原料含镁浓度低,同时原料中不能含有硫酸盐(将形成石膏一同析出),生成的Mg(OH)2聚附倾向大,容易生成胶体,极难过滤,另外还易吸附硅、钙、铁、硼等杂质离子,产品纯度低。
而要达到较高的纯度,就必须增加成本。
因此,该方法只适于对纯度要求不太高的行业使用,如烟道气脱硫、废水中和等[3]。
(2)氨法其基本原理是以卤水或水镁石为原料,以氨水作沉淀剂进行反应生成沉淀氢氧化镁,反应方程如下:MgC12+2NH3·H2O→2NH4C1+Mg(OH)2↓氨法是生产氢氧化镁的一个重要方法之一。
液氨或氨水与卤水反应的特点是生成的氢氧化镁结晶度高,沉降速度快,易于过滤和洗涤,产品纯度高,过滤后的母液还可以回收利用。
但由于氨的挥发性,造成操作环境较差。
2.3 氢氧化钠法以卤水或其他可溶性镁盐为原料,使之与氢氧化钠反应,生成氢氧化镁沉淀,反应方程如下:MgCl2+2NaOH→2NaC1+Mg(OH)2↓该工艺操作简单,产物的形貌、结构、粒径和纯度易于控制,附加值大,适于制备高纯微细产品。
但氢氧化钠是强碱,采用该法时,如果条件不当会使生成的氢氧化镁粒径偏小,容易带入杂质,给产物性能控制和过滤带来困难,必须严格控制其条件[4]。
3、制备方法的改进普通氢氧化镁的制备方法有很多种, 工业生产上通常是由含氯化镁的卤水 (或海水 )、卤片或卤矿与碱性物质 (如氢氧化钠、氨水等 ) 在水中反应制得, 这些工艺存在诸多不足之处: 或是有凝胶化现象, 给产品的过滤洗涤造成很大困难; 或是体系的 pH 值不易控制, 产品的收率低; 或是产物在沉淀、过滤过程中, 易出现二次凝聚现象, 最终无法得到纳米级超细粒子.宋锡瑾等人[5]采用氯化镁为原料, 以氢氧化钠和氨水作为混合沉淀剂, 通过反向沉淀和低温乙醇溶液强化成核反应的方法来制备纳米级氢氧化镁, 并通过 XRD, 透射电镜和热分析等手段对氢氧化镁进行了表征.得出以下结论( 1) 以氯化镁为原料, 采用混合碱为沉淀剂, 在混合溶剂中通过反向沉淀操作, 可以制备出平均粒径为短径约 8 10nm, 长度约 40 60nm 的氢氧化镁棒状晶体, 且形状比较规则, 粒度分布均匀, 分散性好;( 2) 通过正交试验, 最终确定出制备平均粒径为 50nm 左右的氢氧化镁的最适宜工艺条件为: 混合碱与氯化镁的摩尔比为 2 2 1、溶剂的总量为 2100mL、水与醇的体积比为4 1、反应时间为 30m in.水热法赵伟等人[6]以精制(MgCl2#6H2O) 为原料, 在常温下与NaOH 反应, 得到胶状沉淀, 继而进行水热晶化处理, 通过控制反应温度、NaOH 的浓度以及反应时间等关键反应条件, 制备过滤性能和结晶性能良好的Mg( OH) 2 结晶.继而研究了反应体系 NaOH 的浓度、水热温度和水热时间等因素对Mg( OH)2结晶性能以及颗粒形貌、大小的影响, 适当增加 NaOH 浓度和提高水热温度及水热时间有利于 Mg( OH)2的晶化。
晶种法张兆震等人[7]采用加入晶种两步合成法制备氢氧化镁,得到的氢氧化镁粉体宽厚比接近 1,形貌类似立方状,丰富了氢氧化镁的制备工艺,扩大了氢氧化镁阻燃剂在工业上的应用。
并通过晶种法制备氢氧化镁粉体实验研究,可以得到以下结论。
1) 采用晶种法制备氢氧化镁,氢氧化镁的生长速度明显快于未加入晶种的氢氧化镁的生长速度,氢氧化镁粉体分散性更好,过滤时间更短。
2) 采用晶种法制备氢氧化镁,在水热的前 6 h,粒子主要是长宽的增大,形成薄片状氢氧化镁,在6 h厚度和长宽继续增大,但厚度增加速度明显快于长宽的增加速度; 24 h 时宽厚比接近 1,氢氧化镁粒子接近立方状。
3) 采用晶种法制备氢氧化镁在( 101) 面的内应变的增大主要集中在 6 h ~12 h 阶段,12 h 后( 101)方位的内应变增大速度明显减缓。
一步沉淀法王毅等人[8]研究了以油酸(OA) 作改性剂, 采用化学沉淀法一步制备了表面疏水性的氢氧化镁微粒。
漂浮实验证明所制备的氢氧化镁表面呈疏水性, X射线衍射(XRD) 图谱及透射电镜(TEM) 图象表明所制备的氢氧化镁纯度较高,粒子大小达到纳米级, 平均晶粒尺寸为16 nm。
FT- IR 图谱显示油酸分子键合在氢氧化镁表面。
改性剂油酸的用量对氢氧化镁表面疏水性强弱有重要影响, 用量大则疏水性强, 在甲苯中分散好。
反应温度为 4 ℃, 得到的氢氧化镁呈针状;温度为30 ℃, 则得到片状的氢氧化镁粒子。
较快的搅拌速度有利于得到粒径小的氢氧化镁粒子。
常温固相法宋兴富等[9]以自制的六铵氯化镁为原料, 采用常温固相法制备出了杂质含量低于 0. 3%, 平均粒径为 158 nm 的超细氢氧化镁。
优化制备工艺条件为:M gC l26NH3和 MgCl26H2O 摩尔比为 1 1, 球磨机转速 350 r/m in, 磨矿时间 15 m in, 球料比 5 1、充填率 52%。
微波合成法。
W u H Q 等以硝酸镁和氢氧化钠为原料, 利用微波照射, 在室温条件下合成了直径为 20~ 40 nm, 长度为 100~ 150 nm 的纤维状纳米氢氧化镁。
吴健松等用自制的微波 - 水热高压釜制备出了分散性好、纯度高的氢氧化镁晶须, 晶须产率达 80%, 而且该方法工艺简单, 成本低, 效益高, 可望进一步中试[10]。
4、国内现状在国外所消耗的无机矿物型阻燃剂中, 氢氧化铝居首位, 氢氧化镁居第二。
但由于氢氧化镁分解温度比氢氧化铝高出110~ 140 , 因此更适合高温热塑性塑料加工[11]。
中国生产氢氧化镁资源种类和来源具有相当优势。
从 20 世纪 80年代后期开始进行氢氧化镁开发研究, 但生产厂家只有 5~ 7 家, 最大规模为1 000 t / a, 1998 年不同规格氢氧化镁生产能力估计为1.0 万~ 1. 2 万 t/ a。
同时, 生产的氢氧化镁绝大部分为质次低价的产品, 纯度低于 96%, 且粒度分布很宽, 致使产品的应用面受限制, 生产高纯度微细产品的厂家报道不多。
到 1999 年, 氢氧化镁阻燃剂生产能力为 1. 3 万 t, 分别由山东胶州古河镁盐厂、山东海化集团、上海振泰化工厂、连云港碱厂和河北武邑化工厂生产, 其主要生产技术为合成法, 但能作为阻燃剂的产品很少。
5、发展方向当前, 氢氧化镁阻燃剂生产过程中主要有两大难题需要解决: 一是形貌控制, 普通的沉淀氢氧化镁制造比较容易, 但作为阻燃用氢氧化镁的粒子应为纤维状或片状, 需特殊制备才能满足后续生产的需求; 二是过滤性能, 氢氧化镁沉淀颗粒细, 粘性大, 给洗涤、分离操作带来很大困难。
因此, 对现有生产工艺改进, 成为当前比较迫切的问题。
其中需要解决的问题有以下几点: 1) 研究生产过程中有关阴离子及沉淀对产物性能的影响。
通过工艺改进, 提高氢氧化镁产品的形态和性能, 生产出不同物性指标的产品, 使其比表面积大大减小, 粒子之间不易聚集,在非极性树脂中的分散性和相容性得以改进。
2) 新的制备工艺的研究。
通过研究, 改进现有制备工艺,探索新的制备工艺, 制备出针状或纤维状氢氧化镁,提高材料的扭曲强度和延伸率。
3) 氢氧化镁表面改性研究。
由于氢氧化镁阻燃剂的缺点是在树脂中分散性、相容性差, 从而影响树脂的物理性能和加工性能[12]。
其解决办法是减小粒径或对粒子进行表面改性。
超细级的氢氧化镁可以均匀地分散到树脂中,这样使高填充量的氢氧化镁不至于严重影响树脂的冲击强度等物理性能; 目前减小粒径方法多使用气流粉碎方法, 粉碎后产品粒径一般在 1~ 2 m 之间, 可用作阻燃剂。
表面改性是用不饱和或饱和高级脂肪酸盐、有机硅偶联剂等处理粒子表面来增强氢氧化镁与树脂的亲合性, 提高其加工性能。
目前, 国内外用得较多的改性剂为硬脂酸钠、油酸钠, 阴离子表面活性剂如烷基硫酸盐类和磺化丁二酸酯盐类, 偶联剂常用钛酸酯类和有机硅烷类。
近年来, 为更好地提高阻燃效果, 一些以氢氧化镁为基体的复配品种也相继出现, 为以氢氧化铝为涂层的铝- 镁复合型、以二氧化硅为涂层的抗酸型阻燃剂、氢氧化镁与有机硅复配低烟型、氢氧化镁与硼酸复配高温型等。
我国近年来合成高分子材料发展极为迅速, 而聚合物材料容易燃烧, 燃烧中伴随产生大量烟雾并有刺激毒害气体产生。
这些腐蚀性气体和浓烟不仅危及到生命安全, 而且还严重腐蚀设备和建筑物, 同时给消防工作造成困难[13]。
氢氧化镁具有提高阻燃作用和消烟能力, 且无一次性公害污染、无毒害、无腐蚀、价格低廉, 在全部阻燃剂中占有重要的地位。
按发达国家经验估计, 世界上每年对氢氧化镁的需求量以 10% ~ 12% 的速度增加, 对氢氧化镁阻燃剂的用量以每年 15%的速度增加[14]。
因此随着我国环保及阻燃法规的不断健全和完善, 对氢氧化镁[15]的需求随之增加, 尤其是作为无毒、抑烟型的无机阻燃剂氢氧化镁需求会更加迫切; 我国又是镁矿资源大国, 具有得天独厚的资源优势, 因此, 在我国氢氧化镁阻燃剂具有良好的市场前景。