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硅类有机阻燃剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2017-9-13 16:12:46 |
本文介绍硅类有机阻燃剂。
严格来说,单独使用硅类有机阻燃剂的阻燃性能并不理想,有机硅的作用更多的是体现在改善材料的加工性能、机械性能和耐热性能。但有机硅与其他阻燃剂(包括传统卤素阻燃剂以及新型的无卤阻燃剂)在一起互配使用不仅具有明显的协同阻燃作用、广泛的适用性,而且具有明显的互补性。
在APP及其组成的膨胀型阻燃体系中加入硅类有机阻燃剂,不仅具有显著的阻燃增效作用,还能提 高APP的热稳定性;将其用于PP的阻燃,可减少阻燃剂的用量,且对PP的机械性及电性能的影响甚小。
硅橡胶、脂肪酸盐与红磷可组成阻燃增效体系,仅8%的添加量即可使HDPE的极限氧指数(LOI)达到27.5%,且无熔滴性。
将含硅、磷元素的反应型单体与被阻燃聚合物的单体一起反应,可制备含硅/磷的本质阻燃共聚物。这种分子结构使硅、磷两种元素的阻燃协同作用进一步加强,阻燃效果比添加型好。其协同阻 燃作用非常显著。
研究发现,将硅类有机阻燃剂与ATH或MDH协同使用,不仅可提高阻燃效率,且能增加ATH和MDH在基材中的分散性,减少阻燃剂的用量,克服无机阻燃剂固有的缺陷。能够提高体系的冲击强度,且在无机填料较多的体系中保持良好的加工性。周安安等学者分析,MDH等在燃烧时回热分 解脱水并生成MgO焦化膜,这层膜与SiC形成致密的皮层,抑制了PP与空气中的氧气进一步接触和燃烧气体的外逸,从而提高了PP的阻燃、防熔滴和抑烟性能。此外有机硅与众多的非阻燃物质也有 良好的协同阻燃作用。
当前辐照交联对阻燃性能的影响还是一个有争议的问题,徐桂琴[29] 等学者对加入无卤阻燃剂的LLDPE进行辐照后测试其LOI得出结论:加入无卤阻燃剂的样品经辐照后其LOI值有增加,或降低,这与样品体系、配方、辐照剂量、抗氧剂的种类等因素有关。
而贾少晋等学者研究了HDPE/EPDM电缆材料,对已经加入了无卤阻燃剂的体系进行C辐照,发现经辐照后材料的耐温性及抗张强度得到改善,LOI从24提升到28。通过锥形量热仪分析,辐射交联可明显降低燃烧过程中热释放速率及有效燃烧热,残留成炭量也有所增加。
磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)用途
1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有极佳的阻燃性，优良的抗低温性及抗紫外线性，其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧，但移走火源则即刻自熄。以本品为阻燃剂不但可提高被阻燃材料的材料级别，而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗静电性。常用于阻燃以硝基纤维和醋酸纤维为基材的油漆涂料，不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂等，也可用于软质聚氯乙烯的增塑阻燃剂。本品用于不饱和聚酯添加量为10%～20%，在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚为原料)中可为10%左右，在软质聚氯乙烯中用作辅助增塑阻燃剂时为5%～10%。阻燃剂、铀、钍、钚、锝等稀有金属的分离溶剂或萃取剂。
2.本品广泛用于化纤织物、醋酸纤维素作阻燃剂，除具有自熄性外，还可改善耐水性、耐寒性及抗静电性。一般用量5～10份。本品为合成材料的优良阻燃剂，兼具有良好的增型作用，广泛用于醋酸纤维素、硝基纤维清漆、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛树脂等，所制得的产品除具有自熄性外，还可改善制品的物理性能，制品手感柔软，也可称为石油添加剂和稀有元素的萃取剂，并且还是阻燃橡胶输送带的主要阻燃材料，一般添加量为5%～10%。
3.用作添加型卤代磷酸酯类阻燃剂和增塑剂。分子中同时含磷和氯，阻燃效果显著，不易挥发及水解，对紫外线稳定性好。适用于酚醛树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纤维素涂料的阻燃剂、聚氯乙烯阻燃性增塑剂、金属萃取剂、汽油添加剂及聚酰亚胺加工助剂等。能够改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗静电性。参考用量5%～20%.
无卤阻燃还是一个比较新的课题,当前由于世界各国对环保意识的加强,以及对人们身体健康的关注,无卤阻燃材料的使用正变得越来越广泛。而无卤阻燃效率不高,材料性能的下降也是非常重要的问题。目前较为实用的仅有无机填充体系和膨胀体系,但这两个体系都还处于发展阶段,各有各的优点和缺点。而其他阻燃剂和阻燃协效剂都是在这两个体系的基础上建立和发展的。因此未来阻燃剂的发展应该以这两个体系为基础,并勇于创新,才能真正开发出集无毒、高效为一体的新型阻燃剂。
硅类有机阻燃剂是一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂。硅类有机阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的加工性能、耐热性能等。对有机硅系阻燃材料的研究主要是通过改进分子结构、提高相对分子质量、共混等来提高阻燃抑烟效果、改善成炭性及基体材料的加工和力学性能。含硅基团具有较高的热稳定性、氧化稳定性、憎水性以及良好的柔顺性，利用聚合、接枝、交联技术把含硅基团导入高聚物分子链上，所得含硅阻燃高聚物除具有阻燃、耐热、抗氧化、不易燃烧等特点外，还具有较高的耐湿性和分子柔顺性，加工性能也得到改善。
日前，硅类有机阻燃剂主要有硅树脂阻燃剂和聚硅硼氧烷阻燃剂。阻燃的方法可以是直接将硅类有机阻燃剂加入到高分子材料中，也可以是将一些带官能团(如端羟基、氨基或环氧基)的聚硅氧烷链段嵌入到一些聚合物中。硅类有机阻燃剂是按凝聚相阻燃机理，即通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性实现其阻燃功效的。
高分子材料中添加硅类有机阻燃剂后，硅类有机阻燃剂多半会迁移到材料表面，形成表面为硅类有机阻燃剂富集层的高分子梯度材料。一旦燃烧，就会生成聚硅氧烷特有的、含有Si键和(或)Si-C键的无机隔氧绝热保护层。这既阻止了燃烧分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到了阻燃、低烟和低毒等目的。
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