常见的阻燃塑料,你了解多少?
火灾安全在现代生活中越来越重要,而广泛用于现代生活中的可燃和易燃聚合物材料已成为引发火宅(特别是城市建筑火灾)的主要着火材料之一,其火灾危险性日益被人们所关心和重视。因此,降低聚合物的可燃性已是材料领域研究的目标,同时认识掌握聚合物燃烧的规律与特点也是多年来科学研究的重要内容。近年来,不断涌现出新的理论观点、新概念、新方法、新技术,这不仅深化了对聚合物材料燃烧过程的物理、化学本质认识,也为阻燃聚合物材料研究开拓了新的发展空间。
2009年2月8日元宵夜央视新址北配楼异常大火,在燃烧了接近6个小时后才被扑灭,朝阳消防支队红庙中队指挥员张建勇不幸牺牲,这场大火造成直接经济损失16383万元。这场大火直接原因是在施工工地内违法组织大型礼花焰火燃放活动,在安全距离明显不足的情况下,礼花弹爆炸后的高温星体落入文化中心主体建筑顶部擦窗机检修孔内,引燃检修通道内壁裸露的易燃材料引发火灾。但是间接原因是央视新址办违法组织燃放烟花爆竹,对文化中心幕墙工程中使用不合格保温板问题监督管理不力。有关施工单位违规配合建设单位违法燃放烟花爆竹,在文化中心幕墙工程中使用大量不合格保温板。有关材料生产厂家违规生产、销售不合格保温板。
在现代社会中已经发生了很多由于塑料材料的被点燃而引发的火宅,造成人员的惨重伤亡和财务的重大损失,因此利用一下手段或者方法能把易燃或可燃的塑料变成不易被点燃或点燃后极短时间自熄,或者被点燃后燃烧速度很慢,从而能大大减少火灾的发生,这也就是塑料阻燃技术的目的。
塑料是基体树脂为主体,添加必要的助剂,经一定的加工方法而制成的材料或制品。阻燃塑料就是在塑料的加工体系中增加阻燃成分,以达到产生阻燃性的目的。在现代加工工艺中,塑料的阻燃技术主要可分为添加型与反应型两种方式,反应型阻燃技术是在塑料加工过程中就引入阻燃元素, 而添加型阻燃技术就是在对塑料树脂进行成型加工时添加阻燃剂,一般都是以一种阻燃剂为主,多种其他品种阻燃剂为辅的复合阻燃体系。在现代阻燃塑料加工工艺中,主要还是以添加型为主。
1.阻燃聚酰胺
(1) 聚酰胺阻燃有很多种途径,添加阻燃剂是较为普遍的方法,卤素阻燃剂是目前常用的,含浪和含氯阻燃剂均较有效,比如十溴二苯酰、五淏二苯醒、溴化聚苯乙烯(BPS) 、溴化环氧树脂 (BER) 等。含氯阻燃剂得克隆在PA材料的阻燃中也比较有效。但需要注意的问题选择阻燃剂时,一定要考虑阻燃剂要不易从 PA 中渗出,不要导致体系耐光性和材料抗冲击强度下降。
(2) 通过在聚酰胺聚合过程中引入具有阻燃活性的官能团以赋予聚酰胺阻燃性能也是一种比较有效的办法。目前通过共聚的方法在聚酰胺的分子链上引入三芳基氧化賸 (TPO) 知得主链含TPO的尼龙 66 共聚物。这类阻燃 PA 是在凝聚相及气相中均可发挥阻燃效能 , 由于阻燃元素成为阻燃PA 中的一部分,因此它具有持久的阻燃性,而且提高了成炭率。
(3)另外三聚氮胺氪尿酸盐作为添加型阻燃剂与红磷复配在PA阻燃处理中也被经常使用,也能获得较理想的阻燃效果。
2.阻燃聚丙烯
聚丙烯阻燃的方法主要是以添加阻燃剂的方法为主。目前有两种添加方式,一种是在混炼过程中直接加入阻燃剂而形成的 PP 阻燃专用料,另一种是在加工过程中把含有高浓度阻燃剂的阻燃母料按一定比例加入聚丙烯材料中。
(1) 卤系阻燃剂。常用的卤系阻燃剂是十淏二苯醚、六溴环十二烷、八溴醚、四溴双酚 A 等, 加上同三氧化二梯一起使用,两者起到协效作用,具有添加量少,阻燃效果好的特点。但卤素类阻燃剂一直受到绿色环保组织的非难,以至在有些国家受到制约,被明令禁止使用。然而美国、日本等国家仍允许使用,那么作为发展中国家的中国,卤系阻燃剂应该还有相当大的使用空间。
(2) 含溴烷基磷酸酣类阻燃剂。这类阻燃剂也有协同效应,能显著提高阻燃效果,同 时还起到改善 PP 的流变性及加工性能的作用, 对PP的物理机械性能影响也较小。
(3) 近十年来在PP阻燃技术上,膨胀型阻燃剂发挥了巨大的作用,这类阻燃剂具有高效、热和光稳定性高、低毒、低烟、低腐蚀,对加工和机械性能影响小,不会引起环境污染。
(4) 无机填充料。所谓的无机填充料即指氢氧化铝和氢氧化镁,它们具有阻燃、抑烟的作用。但要达到预期的效 果,微粒化及表面处理是关键技术,应用于不同塑料。要慎重选择匹配的表面活性剂,使其与塑料相容性好,并在塑料 中得以均匀的分散,又不致太大地影响塑料的机械性能。由 千氢氧化铝和氢氧化镁能在不同的温度范围内起到阻燃抑烟 作用,因此二者的复配使用可以使塑料在较宽的温度范围内 发挥持续阻燃效果。这甲要强调的是,在用氢氧化镁处理PP 时,为达到更好的阻燃效果及合适的机械性能,在添加氢氧化镁混炼工艺中,宜采用二步加料方式,这样会得到比 一次加料更好的结果。
3.阻燃聚碳酸酯
PC 本身有一定阻燃性能, 可达到 UL94V2 级, 但要获得VO 级水平则需要作阻燃处理。
(1) 在聚碳酸酣树脂中添加阻燃剂是最常用的阻燃方法,一般来讲,作为聚碳酸酯的添加型阻燃剂有含溴芳基磷酸酯、四溴双酚 A、 十溴二苯醚、聚二溴苯醚等。由于三氧化二梯对 PC 有催化解聚的作用, 因此绝对不能使用三氧化二梯来作为含溴阻燃剂的协效剂,但可以使用锑酸钠。某些磺酸盐和含磷阻燃剂对PC 阻燃也有效果。(2) 与阻燃ABS一样, 利用含活性官能团的氧化磷单体去制备含磷阻燃共聚 PC。
(3) 聚碳酸酯也常与其他聚合物共混制成聚合物合金使用, 如 PC/ PBT、PC/ ABS、 PC/ PET 等塑料合金,对千这些合金的阻燃处理,一般都是利用添加型阻燃剂。PC/ PBT采用溴代聚苯乙烯 (BPS) 、含溴芳基磷酸酯等。PC/ ABS 采川三苯基磷酸酯 (TPP)、三甲基磷酸酯(TCR) 、间苯二酚双磷酸酯(RDP) 以及含溴芳基磷酸酯等。PC/ PET 则利用三苯基磷酸酯(TPP)、间苯二酚双磷酸酯(RDP) 等来阻燃处理。
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