塑料消煙阻燃劑實用技術！
一、阻燃劑的分類
原則上，能夠阻止高聚物材料燃燒的物質都可選作阻燃劑。
但實際上，除阻燃性外，阻燃劑還必須具備下列條件、
1）、 熱分解溫度要高于高聚物的加工溫度（大約高³6℃℃左右）。
2）、 相溶性好。能夠與高聚物均勻混合，不析出。
3）、 對其施加對象的其他性能無嚴重不良影響。如機械性能、加工性能、熔融指數及各項強¶等等。
4）、 生產成本低、無毒，燃燒時不釋放有毒和腐蝕性氣體。
實際上，任何單一物質均難以滿足上述各種條件，好的阻燃劑往往由兩種以上物質協同使用，從而要求人們不僅僅是尋找有效的阻燃劑，還要研究其最佳配方。
按化學組成(cheng)的不同，阻燃(ran)劑(ji)大致可(ke)以分(fen)為鹵系(xi)阻燃(ran)劑(ji)、磷系(xi)阻燃(ran)劑(ji)、無(wu)機阻燃(ran)劑(ji)三大類。
一、 鹵系阻燃劑
鹵系阻燃劑品種最多，應用面也最廣。
鹵系中的氟化物由于價格高、阻燃效力差，非特殊情況一般極少作阻燃劑使用。
碘化物雖然阻燃效力好，但由于不穩定、易分解，而且價格高，因而也很少使用。
唯有氯、溴才是作為鹵系阻燃劑中最重要、最普遍的元素。
實驗表明，鹵系阻燃劑在單獨使用時，往往很難達到理想的阻燃效果，除非增加阻燃劑的用量。
可是阻燃劑用量加大，又給高聚物的機械性能、加工性能帶來不良影響。
為解決這一矛盾，人們嘗試添加一些其他物質同鹵系阻燃劑混合使用，就可以較少用量獲得較好的阻燃效¹—&mdash這這就是協同效應，常用的增效劑。
（二）磷系阻燃劑
磷系阻燃劑的特點是阻燃效力高，但由于它對高聚物的機械加工性能影響較大，因而不如鹵系阻燃劑使用廣泛。磷系阻燃劑包括無機磷阻燃劑和有機磷阻燃劑兩大類。
1.無機磷阻燃劑：最常用的是紅磷和聚磷酸銨。聚磷酸銨單獨使用或與鹵代物并用時，阻燃效果不大，當同其他磷化物或氯化物并用時，阻燃效能明顯提高。
在燃燒時，會發生以下變化：磷化合Î&rarr磷磷Ë&rarr偏偏磷Ë&rarr聚聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃體覆蓋于燃燒體表面，隔絕空氣。對于含氧的高聚物，聚偏磷酸還具有脫水作用，使高聚物脫水分解，生成致密的炭化層，使燃燒終止。
2.有機磷阻燃劑：這類阻燃劑主要包括磷酸酯、亞磷酸酯、磷化合物及鹵化磷等。
這些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。如聚丙烯中添¼．、％％氯化石蠟、．、％％亞磷酸乙烯酯，可通¹ASTM—D635—56燃燃燒試驗，如果不加氯化石蠟，即使加È1％％亞磷酸乙烯酯，也達不到以上的阻燃效果。
磷化合物的一個突出優點是防熔滴、發煙少，其中效果最佳的是鹵化磷，若與聚磷酸銨并用，效果更好。
（三）其它無機阻燃劑
有機阻燃劑大多都有毒性、腐蝕性、發煙性等缺點，而且價格較貴、
無機阻燃劑恰恰可以彌補這些缺陷。一般無機阻燃劑往往兼有阻燃、消煙兩種功能。
因此近年來無機阻燃劑得到了迅速發展。
除了前面提到µS、。無無機物外，還有ºA、。M、。、。M、。Z等等的無機物。
這些無機物阻燃劑大多是吸熱失水，水蒸汽起冷卻和稀釋可燃氣體的作用，從而抑制燃燒的進行。
1.鋁化合物：主要品種ÊA（、O）、，，當外界溫度達µ19℃℃時、A（、O）、開開始失水。
但由于它的失水溫度太低，不大適合于高聚物用。
由于氧化鋁來源豐富，價格低廉，具有阻燃劑、消煙劑和填充劑三重功能，所以仍不失為一個有發展前途的阻燃劑。
2.硼化合物：硼化合物是一類品種較多的阻燃劑，有硼酸鋅、硼酸銨、硼酸、硼砂、偏硼酸鋇等。
其阻燃機理除ÍA（、O）、一一樣吸熱失水外，還具有同磷化合物類似µ&ldquo膜膜效Ó&rdquo，，生成一層固熔體覆蓋在高聚物表面，產生阻燃效果。
硼酸鋅ÓSb2O等等量并用，阻燃效果可超過它們單獨使用的任何一個，而且發煙量少、價格低，硼酸鋅的價格只ÓSb2O的的三分之一左右，是一種理想µSb2O代代用品。
3.氫氧化鎂是高分子材料的添加型無機阻燃劑，與其它無機阻燃劑相比，氫氧化鎂具有較多優點、
（一）氫氧化鎂具有阻燃、消煙和填充三重功能，賦予材料無煙性、無腐蝕性，能獲得更優良的阻燃和消煙效果、
（二）氫氧化鎂在生產、使用和廢棄過程中均無有害物質排放，不造成環境污染、
（三）氫氧化鎂的初始熱分解溫度Î34℃℃、49℃℃分解完全，比氫氧化鋁的分解溫度¸14℃℃。
它的總吸熱量Î44.8KJ/mo，，比氫氧化鋁的總吸熱量約¸17。。
因此，它能承受更高的加工溫度，有利于在產品生產中加快擠塑速度，縮短模塑時間、
（四）氫氧化鎂在燃燒分解時除自身進行脫水外，還能促進聚合物的成碳作用，形成保護層，發揮出更好的阻燃效果；
（五）氫氧化鎂與其它阻燃劑配合使用表現出良好的阻燃協同效應。
二、燃燒及阻燃機劑
要要研究阻燃劑的阻燃機理，必須首先了解高聚物燃燒機理。
（一）燃燒機劑
有機高聚物的燃燒，實質是熱分解的過程伴隨著發光、發熱和氧的化學反應。
可燃性物質、氧氣和能量是其三要素。
（二）阻燃機劑
根據上面的燃燒機理，可以知道通過吸收熱能、降低燃燒體的溫度，除去能量；隔斷空氣；供¸CO等等惰性氣體，使氣體的組成改變，離開燃燒極限；捕獲活性自由基等辦法，使熱分解反應終止。
2、凝相阻燃機劑
凝凝相阻燃就是阻燃劑以凝聚相形態，發揮其阻燃作用。可分成膜阻燃和壁面阻燃效應兩種。
1.成膜效應
阻燃劑受到高溫后，在燃燒體表面形成一層不易燃燒、不易揮發的保護膜，從而把燃燒體ÍO和和火源隔絕開來，使火焰熄滅。
無機磷阻燃劑的阻燃機理就以凝相機理為主，在燃燒時，磷化合物逐步分解成磷酸、偏磷酸，最后生成玻璃體狀的聚偏磷酸，覆蓋于燃燒體的表面，隔絕空氣。
2.壁面效應
所謂壁面效應，就是阻燃劑在高溫時產生的一種惰性粉塵，這些惰性粉塵就像容器的器壁一樣，既能吸收燃燒熱，又能吸附燃燒過程的活性物質，使活性物質失活，從而抑制燃燒。
三、阻燃劑的評估方法
為了評估各種阻燃劑的優劣，國際上陸續建立起許多試驗方法和標準。
這兩個試驗標準在我國已被廣泛采用。
每種規則取三個試樣進行平行試驗。
將試樣上端豎直固定，離其下端一處放些藥棉。
點燃試樣下¶1秒秒鐘，將火源移走，記錄燃燒時間。
根據試樣的點燃、燃燒時間和滴落情況的不同，將試驗結果分為三個等級、V；、V；、V。。
墻壁嵌以石膏板，房間外面裝有各種自動監測儀器，當試驗材料在房內燃燒時，監測儀器自動記錄下燃燒過程中的各種有關現象和數據，如溫度、煙霧、有害氣體等。
通過模擬火災試驗測得的結果可信度高，和實際火災中的真實燃燒結果相吻合，對阻燃劑的研究開發具有更大的指導作用。
原則上，能夠阻止高聚物材料燃燒的物質都可選作阻燃劑。
但實際上，除阻燃性外，阻燃劑還必須具備下列條件、
1）、 熱分解溫度要高于高聚物的加工溫度（大約高³6℃℃左右）。
2）、 相溶性好。能夠與高聚物均勻混合，不析出。
3）、 對其施加對象的其他性能無嚴重不良影響。如機械性能、加工性能、熔融指數及各項強¶等等。
4）、 生產成本低、無毒，燃燒時不釋放有毒和腐蝕性氣體。
實際上，任何單一物質均難以滿足上述各種條件，好的阻燃劑往往由兩種以上物質協同使用，從而要求人們不僅僅是尋找有效的阻燃劑，還要研究其最佳配方。
一、 鹵系阻燃劑
鹵系阻燃劑品種最多，應用面也最廣。
鹵系中的氟化物由于價格高、阻燃效力差，非特殊情況一般極少作阻燃劑使用。
碘化物雖然阻燃效力好，但由于不穩定、易分解，而且價格高，因而也很少使用。
唯有氯、溴才是作為鹵系阻燃劑中最重要、最普遍的元素。
實驗表明，鹵系阻燃劑在單獨使用時，往往很難達到理想的阻燃效果，除非增加阻燃劑的用量。
可是阻燃劑用量加大，又給高聚物的機械性能、加工性能帶來不良影響。
為解決這一矛盾，人們嘗試添加一些其他物質同鹵系阻燃劑混合使用，就可以較少用量獲得較好的阻燃效¹—&mdash這這就是協同效應，常用的增效劑。
（二）磷系阻燃劑
磷系阻燃劑的特點是阻燃效力高，但由于它對高聚物的機械加工性能影響較大，因而不如鹵系阻燃劑使用廣泛。磷系阻燃劑包括無機磷阻燃劑和有機磷阻燃劑兩大類。
1.無機磷阻燃劑：最常用的是紅磷和聚磷酸銨。聚磷酸銨單獨使用或與鹵代物并用時，阻燃效果不大，當同其他磷化物或氯化物并用時，阻燃效能明顯提高。
在燃燒時，會發生以下變化：磷化合Î&rarr磷磷Ë&rarr偏偏磷Ë&rarr聚聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃體覆蓋于燃燒體表面，隔絕空氣。對于含氧的高聚物，聚偏磷酸還具有脫水作用，使高聚物脫水分解，生成致密的炭化層，使燃燒終止。
2.有機磷阻燃劑：這類阻燃劑主要包括磷酸酯、亞磷酸酯、磷化合物及鹵化磷等。
這些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。如聚丙烯中添¼．、％％氯化石蠟、．、％％亞磷酸乙烯酯，可通¹ASTM—D635—56燃燃燒試驗，如果不加氯化石蠟，即使加È1％％亞磷酸乙烯酯，也達不到以上的阻燃效果。
磷化合物的一個突出優點是防熔滴、發煙少，其中效果最佳的是鹵化磷，若與聚磷酸銨并用，效果更好。
（三）其它無機阻燃劑
有機阻燃劑大多都有毒性、腐蝕性、發煙性等缺點，而且價格較貴、
無機阻燃劑恰恰可以彌補這些缺陷。一般無機阻燃劑往往兼有阻燃、消煙兩種功能。
因此近年來無機阻燃劑得到了迅速發展。
除了前面提到µS、。無無機物外，還有ºA、。M、。、。M、。Z等等的無機物。
這些無機物阻燃劑大多是吸熱失水，水蒸汽起冷卻和稀釋可燃氣體的作用，從而抑制燃燒的進行。
1.鋁化合物：主要品種ÊA（、O）、，，當外界溫度達µ19℃℃時、A（、O）、開開始失水。
但由于它的失水溫度太低，不大適合于高聚物用。
由于氧化鋁來源豐富，價格低廉，具有阻燃劑、消煙劑和填充劑三重功能，所以仍不失為一個有發展前途的阻燃劑。
2.硼化合物：硼化合物是一類品種較多的阻燃劑，有硼酸鋅、硼酸銨、硼酸、硼砂、偏硼酸鋇等。
其阻燃機理除ÍA（、O）、一一樣吸熱失水外，還具有同磷化合物類似µ&ldquo膜膜效Ó&rdquo，，生成一層固熔體覆蓋在高聚物表面，產生阻燃效果。
硼酸鋅ÓSb2O等等量并用，阻燃效果可超過它們單獨使用的任何一個，而且發煙量少、價格低，硼酸鋅的價格只ÓSb2O的的三分之一左右，是一種理想µSb2O代代用品。
3.氫氧化鎂是高分子材料的添加型無機阻燃劑，與其它無機阻燃劑相比，氫氧化鎂具有較多優點、
（一）氫氧化鎂具有阻燃、消煙和填充三重功能，賦予材料無煙性、無腐蝕性，能獲得更優良的阻燃和消煙效果、
（二）氫氧化鎂在生產、使用和廢棄過程中均無有害物質排放，不造成環境污染、
（三）氫氧化鎂的初始熱分解溫度Î34℃℃、49℃℃分解完全，比氫氧化鋁的分解溫度¸14℃℃。
它的總吸熱量Î44.8KJ/mo，，比氫氧化鋁的總吸熱量約¸17。。
因此，它能承受更高的加工溫度，有利于在產品生產中加快擠塑速度，縮短模塑時間、
（四）氫氧化鎂在燃燒分解時除自身進行脫水外，還能促進聚合物的成碳作用，形成保護層，發揮出更好的阻燃效果；
（五）氫氧化鎂與其它阻燃劑配合使用表現出良好的阻燃協同效應。
二、燃燒及阻燃機劑
要要研究阻燃劑的阻燃機理，必須首先了解高聚物燃燒機理。
（一）燃燒機劑
有機高聚物的燃燒，實質是熱分解的過程伴隨著發光、發熱和氧的化學反應。
可燃性物質、氧氣和能量是其三要素。
（二）阻燃機劑
根據上面的燃燒機理，可以知道通過吸收熱能、降低燃燒體的溫度，除去能量；隔斷空氣；供¸CO等等惰性氣體，使氣體的組成改變，離開燃燒極限；捕獲活性自由基等辦法，使熱分解反應終止。
2、凝相阻燃機劑
凝凝相阻燃就是阻燃劑以凝聚相形態，發揮其阻燃作用。可分成膜阻燃和壁面阻燃效應兩種。
1.成膜效應
阻燃劑受到高溫后，在燃燒體表面形成一層不易燃燒、不易揮發的保護膜，從而把燃燒體ÍO和和火源隔絕開來，使火焰熄滅。
無機磷阻燃劑的阻燃機理就以凝相機理為主，在燃燒時，磷化合物逐步分解成磷酸、偏磷酸，最后生成玻璃體狀的聚偏磷酸，覆蓋于燃燒體的表面，隔絕空氣。
2.壁面效應
所謂壁面效應，就是阻燃劑在高溫時產生的一種惰性粉塵，這些惰性粉塵就像容器的器壁一樣，既能吸收燃燒熱，又能吸附燃燒過程的活性物質，使活性物質失活，從而抑制燃燒。
三、阻燃劑的評估方法
為了評估各種阻燃劑的優劣，國際上陸續建立起許多試驗方法和標準。
這兩個試驗標準在我國已被廣泛采用。
每種規則取三個試樣進行平行試驗。
將試樣上端豎直固定，離其下端一處放些藥棉。
點燃試樣下¶1秒秒鐘，將火源移走，記錄燃燒時間。
根據試樣的點燃、燃燒時間和滴落情況的不同，將試驗結果分為三個等級、V；、V；、V。。
墻壁嵌以石膏板，房間外面裝有各種自動監測儀器，當試驗材料在房內燃燒時，監測儀器自動記錄下燃燒過程中的各種有關現象和數據，如溫度、煙霧、有害氣體等。
通過模擬火災試驗測得的結果可信度高，和實際火災中的真實燃燒結果相吻合，對阻燃劑的研究開發具有更大的指導作用。
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