膨胀型阻燃剂及应用

常用的三种PP塑料阻燃剂
1、溴系阻燃剂
大部分溴系阻燃剂在200-300℃下会分解，此温度范围正好也是聚丙烯的分解温
度范围，所以在聚丙烯受热分解时，溴系阻燃剂也开始进行分解，并能捕捉其降解反
应生成的自由基，从而延缓或终止燃烧的链反应。

同时释放出的HBr本身是一种难燃
气体，这种气体密度大，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用，也
能抑制材料的燃烧。

溴系阻燃剂的主要缺点是降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性，燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体，使其应用受到了一定限制。

2、磷-氮系阻燃剂
磷-氮系阻燃剂又称膨胀型阻燃剂，含有这类阻燃剂的高聚物受热时，表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟的作用，并防止产生熔滴现象，故
具有良好的阻燃性能。

膨胀型阻燃体系一般由三个部分组成：酸源(脱水剂)，碳源(成
碳剂)和气源(氮源、发泡源)。

膨胀型阻燃剂主要通过形成多孔泡沫碳层在凝聚相起阻
燃作用。

磷一氮系阻燃剂具有无卤、低烟、低毒的优点。

3、磷系阻燃剂
磷系阻燃剂起阻燃作用在于促使高聚物初期分解时的脱水而碳化。

这一脱水碳化
步骤必须依赖高聚物本身的含氧基团，对于本身结构具有含氧基团的高聚物。

它们的
阻燃效果会好些。

对于聚丙烯来讲，由于本身的分子结构没有含氧的基团，单独使用
磷系阻燃剂时阻燃效果不佳，但是如果与(0H)3和Mg(OH)2等复配即可产生协同效应，从而得到良好的阻燃效果。

膨胀型防火涂料组合物防火安全在现代社会中至关重要，而膨胀型防火涂料作为一种有效的防火保护材料，其组合物的研究和应用备受关注。

膨胀型防火涂料是一种特殊的涂料，当暴露在高温或火焰下时，它会发生膨胀并形成一层厚厚的、多孔隙的炭质泡沫层，这层泡沫层能够有效地隔绝热量和氧气的传递，从而延缓或阻止火势的蔓延，为人员疏散和消防救援争取宝贵的时间。

膨胀型防火涂料的组合物通常包括以下几个主要成分：基料：基料是涂料的主要成膜物质，常见的有环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等。

这些基料不仅能够提供涂料的基本性能，如附着力、柔韧性和耐腐蚀性，还在膨胀过程中起到一定的支撑作用。

膨胀剂：膨胀剂是膨胀型防火涂料的核心成分之一。

常见的膨胀剂包括三聚氰胺、季戊四醇、双季戊四醇等。

在高温下，膨胀剂会发生分解反应，产生大量的不燃性气体，如氨气、水蒸气等，从而促使涂料膨胀形成泡沫层。

炭源：炭源在膨胀型防火涂料中也起着关键作用。

常用的炭源有淀粉、蔗糖、季戊四醇等。

在高温下，炭源会发生脱水和碳化反应，形成炭质骨架，增强泡沫层的强度和稳定性。

气源：气源与膨胀剂协同作用，为涂料的膨胀提供气体。

常见的气源有三聚氰胺磷酸盐、聚磷酸铵等。

这些气源在受热时分解产生气体，推动泡沫层的膨胀。

阻燃剂：为了提高涂料的阻燃性能，通常会添加阻燃剂，如氢氧化铝、氢氧化镁等。

这些阻燃剂在高温下会分解吸收热量，降低火焰温度，同时释放出的水蒸气也能起到灭火的作用。

颜填料：颜填料主要用于改善涂料的物理性能和外观，如提高涂料的硬度、耐磨性、遮盖力等。

常用的颜填料有钛白粉、滑石粉、碳酸钙等。

助剂：助剂在涂料中虽然用量较少，但却能显著改善涂料的性能。

例如，分散剂能够使颜填料均匀分散在涂料中，消泡剂可以消除涂料生产和施工过程中产生的气泡，流平剂能够使涂料在施工后表面更加平整光滑。

在膨胀型防火涂料的研发和生产中，各成分的比例和相互作用至关重要。

不同的成分比例会影响涂料的防火性能、物理性能和化学性能。

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。

PVC配方设计之阻燃剂知识大全第一节概述大多数高分子材料,无论中天然的,还是合成的,遇火都会燃烧.阻燃剂就是一类能够防止材料被引燃或者抑制火焰传播的助剂.阻燃剂主要用于合成高分子材料或天然高分子材料的阻燃.在高分子材料中加工入阻燃剂﹐能够减少高分子材料的可燃性﹐能使高分子材料接触火焰时﹐燃烧迅速变慢﹐离开火源后能较快的自熄。

注意﹐含有阻燃剂的材料并不能成为不燃材料﹐它们只能减少火灾危险﹐而不能消除火灾危险。

对阻燃剂的要求是多方面的。

人们希望阻燃剂能在用量很低的情况下具有持久的阻燃作用﹔希望阻燃剂无毒﹐不会在燃烧时生成有毒气体和浓烟﹔希望阻燃剂具有较高的热稳定性﹐在遇火情况下不会分解或者挥发﹔希望基础树脂的力学性能和物理性能不会由于阻燃剂的使用而损失或降低。

应在材料的阻燃性及其它性能之间寻求最佳的性/价比（effect ratio /cost）﹐而不能过多地降低材料原有的良好性能为代价﹐来一味地满足阻燃性能过高的要求。

除此之外﹐在提高材料阻燃性的同时﹐应尽量减少材料的热分解或燃烧生成的有毒气体信发烟量。

在阻燃剂领域﹐阻燃和抑烟是相辅相成的。

阻燃剂主要是含磷﹑卤素﹑硼﹑锑﹑铅﹑钼等元素的有机物的无机物。

根据其使用方法﹐阻燃剂一般分为添加型和反应型两类。

添加型阻燃剂是在塑料加工过程中简单参加和混合在塑料中﹐主要用于热塑性塑料。

反应性阻燃剂是在聚合物合成过程中﹐作为一个组分参加反应﹐并键合到聚合物的分子链上﹐多用于热固性树脂。

有些反应型阻燃剂﹐也可在塑料的加工过程中添加。

按照化学结构﹐阻燃剂又可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两类。

无机阻燃剂包括铝﹑锑﹑锌﹑钼等金属氧化物﹑磷酸盐﹑硼酸盐﹑硫酸盐等﹔有机阻燃剂包括含卤脂肪烃和芳香烃﹑有机磷化合物﹑卤化有机磷化合物等。

阻燃剂按照起阻燃作用的主要元素还可分为卤素系阻燃剂﹑磷系阻燃剂以及铝﹑锑﹑硼﹑钼等金属氧化物阻燃剂﹔也可以按大的类别分为溴系﹑磷系﹑氯系和铝基﹑硼基﹑锑基阻燃剂等。

阻燃剂一、氮系阻燃剂1、三聚氰胺常用于制造膨胀型防火涂料中的发泡成分, 其发泡效果好, 成炭致密。

除单独作阻燃剂外, 常用的阻燃品种是与酸反应产生的衍生盐, 如汽巴精化开发出的M系列阻燃剂, 广泛用于PE、PP 以及P VC 塑料等热塑性、热固性塑料等领域; 三聚氰胺与液态磷酸酯合用, 广泛应用于阻燃聚氨酯泡沫材料。

16000元/吨2、双氰胺双氰胺主要用于制造胍盐阻燃剂, 可以代替三聚氰胺, 或者与三聚氰胺结合。

欧洲专利报导双氰胺等比例混合, 添加量5% , 可使聚酰胺达到U L94 V 0 级的阻燃效果, 且这种阻燃剂对材料的撕裂强度影响很小。

此外, 双氰胺可以制造木材防火胶。

日本专利报导用双氰胺甲醛磷酸制成阻燃剂, 用于防火人造板。

11500元/吨3、氰尿酸三聚氰胺盐( MCA)MCA是由三聚氰胺和三聚氰酸在一定的温度下, 以水为介质合成的, 是一种添加型的阻燃剂。

它无毒无臭无味, 分解温度高, 不仅阻燃效果好, 而且加工时烟雾小, 与高分子材料相容性好, 无表面迁移现象。

主要用于尼龙、PBT、PP、环氧树脂、有机硅、聚氨酯、橡胶等高分子材料的阻燃。

其阻燃效果好, 可以和磷、溴、锑系阻燃剂有良好的协同效应, 也可和其他助剂复合使用, 取得良好的阻燃效果。

从经济的角度出发, 做尼龙类材料的阻燃效果最明显。

16000元/吨二、磷- 氮阻燃剂的种类1、三聚氰胺磷酸盐类三聚氰胺磷酸盐类常用的有磷酸三聚氰胺、磷酸双三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺磷酸酯等, 这是目前合成阻燃剂中最常见的一类。

磷酸三聚氰胺：37000元/吨焦磷酸三聚氰胺：24000元/吨a 三聚氰胺磷酸盐市售一般有磷酸蜜胺盐、磷酸二蜜胺盐等, 组成不同结构有差异, 因而其溶解性、热稳定性和分散性不同, 阻燃效果也不一样。

其阻燃效果比聚磷酸胺好, 具有耐候性。

主要用于建筑特别是钢结构涂料中。

b 三聚氰胺焦磷酸盐用磷酸处理三聚氰胺, 再于250~ 270 加热可制得用于有效阻燃聚氨酯塑料的三聚氰胺焦磷酸盐, 解决了其他大多用于纺织、纤维和塑料的阻燃剂不能有效阻燃聚氨酯的难题。

三聚氰胺聚磷酸盐MPP用途塑性塑料、聚烯烃、合成橡胶、工程树脂、防火涂料、纸张及防火板等多种材质的阻燃，由于其优越的阻燃效果，它可部分取代聚磷酸铵(APP)，MPP可单独用于玻纤增强阻燃PA66/6、玻纤增强阻燃PP，也可以与季戊四醇一起应用于聚烯烃、玻璃纤维增强阻燃PA6/PA66、SMC的加工。

在防火涂料中既可做催化剂又可做发泡剂，性能略优于普通的聚磷酸铵。

2．在乙烯醋酸乙烯共聚物中应用如与环状脲甲醛（结焦剂）共用在聚烯烃中就能够展示出高度有效的膨胀效果。

3．在热塑性聚酯与季戊四醇磷酸酯合用是有效的阻燃剂。

4．适用于做聚苯乙烯的阻燃剂，代替多溴二苯醚。

5．适用于做橡胶（丁苯、丁腈、聚丙烯类弹性）的阻燃剂。

6．适用于做尼龙6/66、环氧树脂、硬聚氨脂泡沫的阻燃剂。

与多孔石墨一起做聚硅氧烷模塑料体的阻燃剂。

产品介绍：[性状]：白色粉末[CAS号]：218768-84-4[用途]：FR-NP是一种膨胀型阻燃剂，它既可单独用为阻燃剂，也可于其它阻燃剂复配使用；FR-NP特别适用于阻燃玻纤增强的PA66，并能满足大多数工程塑料的加工要求。

[特点]：1、FR-NP无卤低毒，是一种环保型阻燃剂，符合欧洲绿色环保要求；2、加工性好，无需特殊的螺杆组合及特殊规格的玻纤；3、不同于一般含卤阻燃剂，对设备和模具无腐蚀性；4、热稳定性好，分解温度≥350℃，特别适用于玻纤增加PA66的阻燃；5、产品颜色白，可配成各种颜色；6、电性能好，CTI>450V，非常适合用于电器/电气产品。

概述三聚氰胺聚磷酸盐（MPP），它既可以单独作为阻燃剂使用，也可以作为辅助型阻燃添加剂，广泛用于各种热塑性塑料、聚烯烃、合成橡胶、工程树脂、防火涂料、纸张及防火板等多种材质的阻燃，由于其优越的阻燃效果，它与传统的卤素类阻燃剂相比，MPP具有良好的防火性能，阻燃产品燃烧时具有低烟密度、低毒性、低腐蚀性，符合环保的要求。

产品用途适用于加工温度低于300℃的塑料，如：聚烯烃、电线电缆、环氧树脂、玻璃纤维增强尼龙、聚氨酯(PU)、不饱和树脂、防火涂料等。

聚磷酸铵(简称APP) 介绍和应用1、聚磷酸铵介绍聚磷酸铵(AmmoniumPolyphosphate以下简称APP)是磷系阻燃剂的主要品种,应用领域广泛。

由于它燃烧时不产生有毒物质,成为膨胀型阻燃剂的主要成份。

由于聚磷酸铵含磷量高、含氮量多,具有热稳定性好、水溶性小、近于中性、阻燃效能高等优点,该产品已成为国内外研究的热点。

磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒的优点,具有良好的发展前景。

特别是瑞士的研究机构1986年发现了卤素阻燃剂及其阻燃的高聚物材料在高温下热分解产生有毒的多溴二苯英(pbdd)和多溴二苯并呋喃(pbdf),这就给卤系阻燃剂的发展带来严峻的挑战。

另据报导,欧洲共同体已提出限制该类阻燃剂的使用,今后将逐渐淘汰。

基于上述情况,磷系阻燃剂得到了高速增长。

1993年其消耗量仅为7.716kt,而1998年则高达57.568kt,增长了近6.5倍。

国外生产聚磷酸铵阻燃剂的公司主要有美国的孟山都(Monsanto)、日本的窒素(Chisso),俄罗斯、波兰等国也大量生产此类产品。

我国20世纪80年代开始研制该类产品,目前国内总产量约15kt,生产厂家约100家,产量达1000t的约4～5家,一般的年产量为200～300t。

主要生产单位有四川什邝市长丰化工有限公司、浙江省海宁市丰士阻燃化工厂,浙江化工研究院、天津合成材料工业研究所等。

2、聚磷酸铵性能和牌号根据聚合度不同,APP的用途不同。

一般来说,聚合度较低的产品是水溶性的,用作织物处理剂或者作为肥料、食品添加剂使用;聚合度高的水难溶性的长链APP可作为塑料和涂料的阻燃剂使用,本文主要介绍该类产品的情况。

美国Monsanto公司牌号为PHOS-CHEKP/30的聚磷酸铵,主要用于防火涂料,主要技术指标为:外观:白色粉末粘度:200目通过率99.8%325目通过率90%密度:1.79g/cm3。