聚丙烯幾種常用阻燃劑介紹

可用於聚丙烯的阻燃劑品種繁多，按化學組成可歸納爲兩大類：有機阻燃劑與無機阻燃劑；按使用方法又分爲反應型和添加型。具有代表性的阻燃劑有溴系、磷氮系、磷系及氫氧化鋁、氫氧化鎂等。

溴系阻燃劑

由於C—Br鍵的鍵能較低，大部分溴系阻燃劑在200-300℃下會分解，此溫度範圍正好也是聚丙烯的分解溫度範圍，所以在聚丙烯受熱分解時，溴系阻燃劑也開始進行分解，並能捕捉聚丙烯降解反應生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應。溴系阻燃劑分解時會同時釋放出HBr，這是一種難燃氣體，這種氣體密度大，可以覆蓋在材料的表面，起到阻隔表面可燃氣體的作用，也能抑制材料的燃燒。這類阻燃劑還能與其他一些化合物(如三氧化二銻)復配使用，通過協同效應使阻燃效果明顯得到提高。溴系阻燃劑在聚丙烯阻燃應用上具有重要地位，主要產品有十溴二苯醚、四溴雙酚A、四溴二季戊四醇、溴代聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴環十二烷等。溴系阻燃劑的主要缺點是降低被阻燃基材的抗紫外線穩定性，燃燒時生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，使其應用受到了一定限制。

磷-氮系阻燃劑

磷-氮系阻燃劑又稱膨脹型阻燃劑，含有這類阻燃劑的高聚物受熱時，表面能夠生成一層均勻的碳質泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，並防止產生熔滴現象，故具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃體系一般由三個部分組成：酸源(脫水劑)，碳源(成碳劑)和氣源(氮源、發泡源)。膨脹型阻燃劑主要通過形成多孔泡沫碳層在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃劑具有無滷、低煙、低毒的優點。

磷系阻燃劑

磷系阻燃劑之所以能起到阻燃作用主要在於其能促使高聚物初期分解時的脫水炭化。這一脫水炭化步驟必須依賴高聚物本身的含氧基團，對於本身結構具有含氧基團的高聚物，它們的阻燃效果會好些。對於聚丙烯來講，由於本身的分子結構沒有含氧的基團，單獨使用磷系阻燃劑時阻燃效果不佳，但是如果與氫氧化鋁和氫氧化鎂等復配即可產生協同效應，從而得到良好的阻燃效果。

常用的有機磷系阻燃劑有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯類的特點是具有阻燃與增塑雙重功能。它可使阻燃劑實現無鹵化，其增塑功能可使塑料成型時流動加工性變好，可抑制燃燒後的殘餘物。其主要優點是效率較高；對光穩定性或光穩定劑作用的影響較小；加工和燃燒中腐蝕性小；有阻礙復燃的作用；極少或不增加阻燃材料的質量；產生的毒性氣體和腐蝕性氣體比滷系阻燃劑少。但大多數磷酸酯類阻燃劑也存在着一些缺點，如耐熱性差、揮發性大、相容性不理想，而且在燃燒時有滴落物產生等。

含磷無機阻燃劑最主要的產品有紅磷阻燃劑、磷酸銨鹽、聚磷酸銨等。隨着無滷阻燃劑材料用量的增加，紅磷阻燃劑用量也在增加。紅磷的阻燃效果比磷酸酯類的阻燃效果更好。含磷無機阻燃劑因其熱穩定性好、不揮發、不產生腐蝕性氣體、效果持久、毒性低等優點而獲得廣泛的應用。

氫氧化鋁

氫氧化鋁(簡稱ATH)在200-300℃之間分解，吸熱量爲1 967.8 J/g，是集阻燃、抑煙、填充三大功能於一身的阻燃劑。它具有無毒、無腐蝕、穩定性好、不揮發、高溫下不產生有毒氣體的優點，且價格低廉、來源廣泛。但作爲阻燃劑，它也有填充量大，填充後材料力學性能下降、加工性變差的缺點。氫氧化鋁開始分解的溫度正處於聚丙烯從凝相變爲液相過程中，故可抑制聚丙烯材料早期溫度的上升。當氫氧化鋁添加質量分數爲40%時，可顯著減緩材料的熱分解速度，具有阻燃及降低發煙量的效果。

氫氧化鎂

氫氧化鎂在340-490℃之間分解，吸熱量爲782.9 J/g，熱穩定性好，具有良好的阻燃及消煙效果，特別適宜於加工溫度較高的聚丙烯材料。氫氧化鎂用於聚丙烯時(添加量大於50%)具有良好的阻燃效果，優於氫氧化鋁。在相同的填充量下，不同的氫氧化鋁、氫氧化鎂配比其阻燃效果差別不明顯，但兩種複合使用比單獨使用效果要好，因爲雖都是脫水反應，但在分解溫度和吸熱量上有差別。氫氧化鎂需在更高的溫度下才脫水，並同時有炭化效果。而氫氧化鎂的吸熱量相對小些，因其抑制材料溫度上升的效果不如氫氧化鋁，兩者複合使用則能相互補充，其阻燃性能比單獨使用效果要好。但氫氧化鎂也有耐酸性差、分散性及相容性差的等缺點，需開發相容性好的新品種。

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