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膨胀型阻燃剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2016-10-7 17:43:11 |
膨胀型阻燃剂(IFR)是以C、N、P为核心成份的一类阻燃剂。
膨胀型阻燃剂IFR主要由三部分组成：碳源(成炭剂):一般为含碳丰富多官能团物质，如淀粉、季戊四醇及其二缩醇；酸源(脱水剂):一般为无机酸或在加热时能在原位生成酸的盐类，如磷酸、聚磷酸铵等；?气源（发泡剂）：一般多为含氮的多碳化合物，如尿素、密胺、双氰胺及衍生物。
膨胀型阻燃剂IFR的阻燃机理是在受热时，成炭剂在酸源作用下脱水成炭，并在发泡剂分解的气体作用下，形成蓬松有孔封闭结构的炭层，炭层可减弱聚合物与热源间的热量传递，并阻止气体扩散。聚合物由于没有足够的燃料和氧气，因而终止燃烧。
目前，世界上已经商品化的膨胀型阻燃剂有美国GreatLake公司开发的CN-329，化学品公司开发的Borg-Warner适用于PP，在PP的加工温度下比较稳定，且具有良好的电性能。在添加量为30%时，材料氧指数可达34，可见CN-329是一种良好的PP阻燃剂。从分子中可看出，Melabis具有丰富的酸源和碳源，改善了酸源、碳源、气源的比例，使得Melabis的吸潮性比CN-329低得多，是一种优秀的阻燃剂。
溴系阻燃剂的开发溴系阻燃剂尽管发烟量大，但由于阻燃性能好，用量少，对产品性能影响小，因此在今后的相当长时间内仍为阻燃剂的主力。随着技术进步，国际上溴系阻燃剂发展的新特点是继续提高溴含量和增大分子量。如美国Ferro公司的PB-68，主要成分为溴化聚苯乙烯，分子量15000，含溴达68%。溴化学法斯特公司和Ameribrom公司分别开发的聚五溴苯酚基丙烯酸酯，含溴量达70.5%，分子量30000～80000。这些阻燃剂特别适合于各类工程塑料，在迁移性、相容性、热稳定性、阻燃性等方面均大大优于许多小分子阻燃剂，有可能成为今后的更新换代产品。
氢氧化铝Al(OH)3其用量占阻燃剂使用总量的40%以上。氢氧化铝本身具有阻燃、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。但是氢氧化铝有加量大的缺点，通常需要加入50%以上才能有很好的阻燃效果。为克服这一缺点，可采用造粒技术，向超细化方向发展，是粒度分布变窄；改进包裹技术，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。
磷酸三苯酯tpp原材料是三氯氧磷、三氯化磷、苯酚，利用三氯氧磷直接热法和三氯化磷冷法磷 ，将苯酚溶解在吡啶和无水苯溶剂中，然后于40℃下滴加三氯化磷生成亚磷酸三苯酯，继续在70℃下通入氯气生成二氯代磷酸三苯酸，再于80℃下进行水解生成磷酸三苯酯tpp。水解物经水洗、碱中和、浓缩后进行减压蒸馏得成品。
氢氧化镁Mg（OH）2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。
可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃剂，它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后经水洗、过滤、干燥后，再在900-1000℃下膨化制得。可膨胀石墨膨胀的初始温度为220℃左右，一般在220℃开始轻微膨胀230-280℃迅速膨胀，之后体积可达原来的100多倍，甚至280倍。
可膨胀石墨在阻燃过程中主要起到以下作用：(1)在高聚物表面形成坚韧的炭层，将可燃物与热源隔开；(2)在膨胀过程中大量吸热，降低了体系的温度；（3）在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子，促进脱水碳化，并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应。可膨胀石墨与磷化合物、金属氧化物复合使用，能产生协调作用，加入少量就能达到阻燃目的。
按使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。
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