隨著中國(guó)合成材料工業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,阻燃劑在化學(xué)建材、電子電器、交通運(yùn)輸、航天航空、日用家具、室內(nèi)裝飾、衣食住行等各個(gè)領(lǐng)域中具有廣闊的市場(chǎng)前景。此外,煤田、油田、森林滅火等領(lǐng)域也促進(jìn)了阻燃、滅火劑生產(chǎn)較快的發(fā)展。中國(guó)阻燃劑已發(fā)展成為只次于增塑劑的第二大高分子材料改性添加劑,目前的生產(chǎn)能力20萬(wàn)t/a左右,年生產(chǎn)量在15萬(wàn)-17萬(wàn)t之間,年消費(fèi)量20萬(wàn)t左右。不足部分主要從美國(guó)和以色列進(jìn)口,進(jìn)口的主要品種為有機(jī)溴及鹵—磷系阻燃劑。我國(guó)目前有1000多家阻燃劑生產(chǎn)企業(yè),中國(guó)阻燃劑生產(chǎn)主要為溴磷系列,其中溴系阻燃劑是較重要的系列,約占中國(guó)有機(jī)阻燃劑的30%。無(wú)機(jī)阻燃劑中像三氧化二銻、硼酸鋅等也常常被作為阻燃材料應(yīng)用。四川氮系阻燃劑DN-100
溴系阻燃劑:溴系阻燃劑的生產(chǎn)和使用已有30多年的歷史,目前生產(chǎn)的溴系阻燃劑約有70多種,其中較重要的是十溴二苯醚(DBDPO)、四溴雙酚A(TBBPA)和六溴環(huán)十二烷(HBCD)等。前兩者的產(chǎn)量占溴系阻燃劑的50%左右。一些傳統(tǒng)的溴系阻燃劑由于受到日益嚴(yán)格環(huán)保要求的壓力,迫使用戶尋找溴阻燃劑的代用品,同時(shí)促進(jìn)了新阻燃體系的問(wèn)世。多溴二苯醚等傳統(tǒng)溴系阻燃劑市場(chǎng)的萎縮,為溴化環(huán)氧樹(shù)脂、十溴二苯乙烷等環(huán)境友好型溴系阻燃劑產(chǎn)品提供了市場(chǎng)空間。溴化聚苯乙烯:溴化聚苯乙烯(簡(jiǎn)稱BPS)是一種溴系有機(jī)阻燃劑,具有高阻燃性、熱穩(wěn)定性及光穩(wěn)定性等良好的機(jī)械物理和化學(xué)性質(zhì),普遍應(yīng)用于聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸乙本醇酯、聚苯醚、尼龍-66等工程塑料。主要生產(chǎn)廠有山東東營(yíng)萬(wàn)達(dá)集團(tuán)股份有限公司、山東壽光市海洋化工有限公司、江蘇張家港市信誼化工有限公司等,合計(jì)生產(chǎn)能力約1000t/a,基本沒(méi)有形成工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)。隨著國(guó)內(nèi)工程塑料行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)溴化聚苯乙烯的需求將較大增加,市場(chǎng)前景廣闊。四川氮系阻燃劑DN-100反應(yīng)型阻燃劑則是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在高分子材料中引入阻燃基團(tuán),從而提高材料的抗燃性。
在有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)物阻燃劑的對(duì)比中添加較多的阻燃劑,從而導(dǎo)致阻燃劑的高效降低。在具體應(yīng)用中為了更好的達(dá)到氫氧化鎂阻燃劑更強(qiáng)的實(shí)際阻燃效果,一定要在許多聚合物基材中應(yīng)用,氫氧化鎂的加入再加上又會(huì)降低聚合物的物理性能。以工業(yè)生產(chǎn)級(jí)氫氧化鎂為原料,制得微納米級(jí)、結(jié)構(gòu)合理、外部經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)合理的氫氧化鎂,可明顯降低其在聚合物基材中的添加量,微納米級(jí)氫氧化鎂原料表面曝露的陰陽(yáng)離子較多,極性強(qiáng),表面活化能高,易于團(tuán)圓,分散差,比較難與聚合物基材相溶。利用特殊化學(xué)物質(zhì)的多功能,可以使原材料表面的“任意”結(jié)構(gòu)域或區(qū)域具有不同的構(gòu)造,此外,這種區(qū)域是作為裝飾分子結(jié)構(gòu)和金屬材料分子的一個(gè)同位素,這在原材料工業(yè)中應(yīng)用比較普遍。利用特殊化學(xué)物質(zhì)對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面改性,可解決其表面活化能高、極性強(qiáng)、易團(tuán)圓等缺陷,改性后的氫氧化鎂與聚合物基材具有良好的相容性,因此,氫氧化鎂的表面改性及超優(yōu)化制備受到國(guó)內(nèi)外科技工作者的普遍關(guān)注。
無(wú)鹵阻燃劑未來(lái)的發(fā)展方向:1、消煙技術(shù)。由于無(wú)鹵阻燃劑可以增加聚合物的發(fā)煙量,抑煙成為一個(gè)重要的研究課題。抑煙劑是一種能有效降低煙氣排放和煙氣密度的添加劑。抑煙劑的應(yīng)用主要集中在聚氯乙烯上,含關(guān)鍵化合物的抑煙劑是較有效的抑煙劑。除了關(guān)鍵的三氧化二鋁和八鋁酸鹽外,國(guó)外新開(kāi)發(fā)的抑煙劑keyate鋅是一種中毒率低、阻燃性能優(yōu)異的抑煙劑。由于鋁化物價(jià)格昂貴,硼酸鋅、氫氧化鋁、鋅、硅、磷往往與少量鋁化物復(fù)合后添加,是解決目前抑煙問(wèn)題的現(xiàn)實(shí)途徑。2、微膠囊技術(shù)。微膠囊化可以防止無(wú)鹵阻燃劑的遷移,提高阻燃效果和穩(wěn)定性。微膠囊技術(shù)已成為阻燃技術(shù)的前沿。近年來(lái),國(guó)外的微膠囊化產(chǎn)品,如杜邦公司的氟利昂氟碳化合物,已被聚合物微膠囊化,用于聚氯乙烯、聚丙烯和PVR(聚氨酯醋),效果良好。3、造粒。氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化銻等無(wú)鹵阻燃劑。需要新的技術(shù)和設(shè)備使它們微粉化,從而改善它們的流動(dòng)性、加工性和阻燃效果。反應(yīng)型阻燃劑則是作為一種單體參加聚合反應(yīng),因此使聚合物本身含有阻燃成分的。
阻燃劑的阻燃機(jī)理:1、遮蓋效果。阻燃劑在可燃材料中加入阻燃劑后,能在高溫下形成玻璃狀或穩(wěn)定的泡沫覆蓋層,隔絕氧氣,起到隔熱、隔氧和防止可燃?xì)怏w向外逸出的作用,從而達(dá)到阻燃的目的。例如有機(jī)磷阻燃劑加熱時(shí)可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的交聯(lián)固體物質(zhì)或碳化層。碳化層的形成一方面可以防止聚合物進(jìn)一步熱解,另一方面可以防止熱分解產(chǎn)物進(jìn)入氣相參與燃燒過(guò)程。2、連鎖反應(yīng)的阻止。根據(jù)燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論,維持燃燒需要自由基。阻燃劑可以作用于氣相燃燒區(qū),捕獲燃燒反應(yīng)中的自由基,從而阻止火焰?zhèn)鞑?,降低燃燒區(qū)的火焰密度,較終降低燃燒反應(yīng)速度直至終止。例如,含鹵阻燃劑的蒸發(fā)溫度與聚合物的分解溫度相同或相近。當(dāng)聚合物受熱分解時(shí),阻燃劑也會(huì)揮發(fā)。此時(shí),含鹵阻燃劑和熱分解產(chǎn)物同時(shí)處于氣相燃燒區(qū),因此鹵素可以在燃燒反應(yīng)中捕獲自由基,干擾燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。阻燃劑可作用于氣相燃燒區(qū),捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基,從而阻止火焰的傳播。安徽有機(jī)磷阻燃劑公司
阻燃常采用的阻燃劑包括:鋁鎂系阻燃劑,即氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷系阻燃劑,紅磷母粒等。四川氮系阻燃劑DN-100
就應(yīng)用過(guò)程的具體體會(huì)來(lái)看,十溴二苯乙烷為表示的溴系列阻燃劑在熱塑性樹(shù)脂中具備阻燃效率高,制得的材料力學(xué)性能好,生產(chǎn)工藝要求不復(fù)雜、容易加工,與塑料等樹(shù)脂相容性比較好,可以相對(duì)簡(jiǎn)單的通過(guò)添加阻燃劑熔融共混制造出阻燃性能比較好,而且材料性能不發(fā)生太多改變的阻燃材料。此外,溴系列阻燃劑較大的優(yōu)勢(shì)還在于其比較高的性價(jià)比和可回收利用性以及長(zhǎng)效的阻燃性。相比之下其更適合電器、汽車、室內(nèi)裝飾品等材料的阻燃。當(dāng)然溴系列阻燃劑也具有其自身的弱點(diǎn),比如燃燒時(shí)冒黑煙、有一定的腐蝕性、甚至有些產(chǎn)品還具有毒性等等,但是在當(dāng)前的工藝條件和技術(shù)條件下,其仍然是大部分市場(chǎng),尤其工程塑料和通用塑料等熱塑性樹(shù)脂加工商樂(lè)于選用的產(chǎn)品。四川氮系阻燃劑DN-100