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聚乙烯(PE)阻燃剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2017-9-22 11:42:43 |
聚乙烯(PE)是用途广、用量最大的热塑性塑料，其制品具有广泛的用途，不仅可制作各种生活用品，还可制造冷藏库部件、电气零部件、管材、薄膜等工业制品。
大多数聚合物如聚乙烯都易燃烧，燃烧时不仅发出火焰，而且还散发出有毒气体和烟尘，使其相当长一段时间在建筑、汽车、船舶、电气工业等方面的应用受到了限制。70年代，主要塑料生产国，如美国、西德等国都定有严格的法规，要求在很多场合使用的塑料制品一定要具有自熄性，否则就禁止使用。
为扩大塑料制品的应用，人们采用能阻缓塑料燃烧的助剂(称为阻燃剂)添加到塑料中去。在美国，阻燃剂产量位居助剂产量的第二位，仅次于增塑剂。聚乙烯氧指数较低(为17.4)，且燃烧热高，若不阻燃，很多场合就不能使用，如电线、电缆、煤矿运输等方面，因此研究聚乙烯(PE)阻燃剂具有十分重要的意义。
聚乙烯(PE)阻燃剂机理比较复杂，按一般观点，聚乙烯(PE)阻燃剂的作用分4类:
(1)与塑料的分解产物相结合产生一种可闷熄火焰的气体。例如，氧化锑(Sb2O3)与PVC中放出的HCl反应后生成了三氯氧化锑气体将氧隔绝，达到熄火的效果。此机理称为卤锑并用。
(2)通过吸收塑料燃烧时产生的热量，以降低温度来减缓燃烧速度。如含Al(OH)3(水合氧化铝)的聚乙烯(PE)阻燃剂，每分解1mol，就要吸收150.48kJ的热量，从而减缓了其燃烧速度，以达到阻燃的目的。
(3)提供一种与氧气隔绝的涂层。如磷酸酯，在燃烧时形成偏磷酸，并聚合成多聚合态层，隔绝氧气，达到阻燃效果。
(4)能产生阻止燃烧反应的游离基，与塑料生成燃烧性能差的产物。塑料燃烧时，所产生的自由基HO#与碳氢链发生反应，生成新的羟自由基HO#循环下去，延续燃烧。如若燃烧时有放出HCl的环节，能中和掉羟自由基HO#，而使燃烧终止。含卤有机化合物阻燃即此机理。
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%.
为达到阻燃效果，要求具有工业实用价值的聚乙烯(PE)阻燃剂必须具备的条件为:
(1)不降低聚合物的使用性能，如强度、耐热性等。与树脂相容性好，易于均匀分散;
(2)分解温度不应太高，在加工温度下又不致分解;
(3)耐久性好，长期不分解，不逸出;
(4)来源广泛，价格低廉。
聚乙烯由于氧指数低、易燃、燃烧热高，应用于电线、电缆、煤矿等领域时使用受限，因此对其阻燃性能要求越来越高，如无卤、低烟、低毒等。
通常阻燃剂分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。以往采用的含卤有机阻燃剂，在燃烧时发烟量大，且放出有毒气体，给消防工作带来困难。若改用无机阻燃剂氢氧化铝，虽无毒低烟，但添加量要达到60%以上，且使聚乙烯的加工性、力学性能都变差。因此，当前的研究方向是得到填充量较低、阻燃效果好，且无卤、低烟、低毒的无机阻燃体系。
单用氧化锑几乎没有阻燃效果，而单用卤化物用量又很大，故常以二者联合使用，构成一种特别有效的阻燃体系。这种体系最适宜的配比是1mol锑加3mol的卤化物。应用最多的卤化物是含溴和含氯的有机化合物，其中溴化物效果更好，但氯化物价格低廉，性能稳定，故应用更广泛。
由文献可知:(1)含卤阻燃剂与Sb2O3有很好的协同作用，而氢氧化铝作为一种无毒无害、价格便宜的阻燃剂，有其阻燃和降低系统温度的作用。其三元复合阻燃体系FR)3B(双三溴苯氧基乙烷)/三氧化二锑/氢氧化铝阻燃剂，可用于HDPE塑料，且具有良好的阻燃效果;(2)CPE也是一种含氯的高分子材料，与HDPE有良好的相溶性。因此CPE与上述三元阻燃体系共用可减少FR)3B和Sb2O3的用量，以降低成本。即CPE也可作为HDPE阻燃剂，以满足一般要求。
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