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文檔簡介
Goodisgood,butbettercarriesit.
精益求精,善益求善。
三聚氰胺聚磷酸鹽MPP用途
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三聚氰胺聚磷酸鹽MPP用途
塑性塑料、聚烯烴、合成橡膠、工程樹脂、防火涂料、紙張及防火板等多種材質的阻燃,由于其優越的阻燃效果,它可部分取代聚磷酸銨(APP),MPP可單獨用于玻纖增強阻燃PA66/6、玻纖增強阻燃PP,也可以與季戊四醇一起應用于聚烯烴、玻璃纖維增強阻燃PA6/PA66、SMC的加工。
在防火涂料中既可做催化劑又可做發泡劑,性能略優于普通的聚磷酸銨。2.在乙烯醋酸乙烯共聚物中應用如與環狀脲甲醛(結焦劑)共用在聚烯烴中就能夠展示出高度有效的膨脹效果。3.在熱塑性聚酯與季戊四醇磷酸酯合用是有效的阻燃劑。4.適用于做聚苯乙烯的阻燃劑,代替多溴二苯醚。5.適用于做橡膠(丁苯、丁腈、聚丙烯類彈性)的阻燃劑。6.適用于做尼龍6/66、環氧樹脂、硬聚氨脂泡沫的阻燃劑。與多孔石墨一起做聚硅氧烷模塑料體的阻燃劑。
產品介紹:
[性狀]:白色粉末[CAS號]:218768-84-4
[用途]:FR-NP是一種膨脹型阻燃劑,它既可單獨用為阻燃劑,也可于其它阻燃劑復配使用;FR-NP特別適用于阻燃玻纖增強的PA66,并能滿足大多數工程塑料的加工要求。
[特點]:
1、FR-NP無鹵低毒,是一種環保型阻燃劑,符合歐洲綠色環保要求;
2、加工性好,無需特殊的螺桿組合及特殊規格的玻纖;
3、不同于一般含鹵阻燃劑,對設備和模具無腐蝕性;
4、熱穩定性好,分解溫度≥350℃,特別適用于玻纖增加PA66的阻燃;
5、產品顏色白,可配成各種顏色;
6、電性能好,CTI>450V,非常適合用于電器/電氣產品。
概述三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP),它既可以單獨作為阻燃劑使用,也可以作為輔助型阻燃添加劑,廣泛用于各種熱塑性塑料、聚烯烴、合成橡膠、工程樹脂、防火涂料、紙張及防火板等多種材質的阻燃,由于其優越的阻燃效果,它與傳統的鹵素類阻燃劑相比,MPP具有良好的防火性能,阻燃產品燃燒時具有低煙密度、低毒性、低腐蝕性,符合環保的要求。產品用途適用于加工溫度低于300℃的塑料,如:聚烯烴、電線電纜、環氧樹脂、玻璃纖維增強尼龍、聚氨酯(PU)、不飽和樹脂、防火涂料等。
又稱難燃劑,耐火劑或防火劑:賦予易燃
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聚合物
難燃性的功能性
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助劑
;依應用方式分為添加型阻燃劑和反應型阻燃劑。根據組成,添加型阻燃劑主要包括
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無機阻燃劑
、鹵系阻燃劑(有機氯化物和有機溴化物)、
HYPERLINK"/view/3327783.htm"\t"_blank"
磷系阻燃劑
(赤磷、磷酸酯及鹵代磷酸酯等)和
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氮系阻燃劑
等。反應型阻燃劑多為含反應性
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官能團
的有機鹵和有機磷的
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單體
。此外,具有抑煙作用的鉬化合物、錫化合物和鐵化合物等亦屬阻燃劑的范疇。主要適用于有阻燃需求的塑料,延遲或防止塑料尤其是高分子類塑料的燃燒。使其點燃時間增長,點燃自熄,難以點燃。
概述
fireretardants;flameretardants
阻燃劑目前主要有
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有機
和
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無機
,
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鹵素
和非鹵。有機是以
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溴
系、磷氮系、
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氮
系和
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紅磷
及
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化合物
為代表的一些阻燃劑,無機主要是
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三氧化二銻
、
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氫氧化鎂
、
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氫氧化鋁
,
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硅
系等阻燃體系。
一般來講有機阻燃具有很好的
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親和力
,在塑料中,溴系阻燃劑在有機阻燃體系中占據絕對優勢,雖然在
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環保
問題上“非議”多端但一直難以有其他阻燃劑體系取代。
在非鹵素阻燃劑中紅磷是一種較好的阻燃劑,具有添加量少、阻燃效率高、低煙、低毒、用途廣泛等優點;紅磷與氫氧化鋁、膨脹性石墨等
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無機阻燃劑
復配使用,制成復合型磷/鎂;磷/鋁;磷/石墨等非鹵阻燃劑,可使用阻燃劑量大幅降低,從而改善
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塑料制品
的加工性能和物理機械性能。但普通紅磷在空氣中易氧化、吸濕,容易引起粉塵爆炸,運輸困難,與高分子材料相溶性差等缺陷,應用范圍受到了限制。為彌補這方面不足,以擴大紅磷應用范圍,我們采用了國外先進的微膠囊包覆工藝,使之成為微膠囊化紅磷。微膠囊化紅磷除克服了紅磷固有的弊端外,并具有高效,低煙,在加工中不產生有毒氣體,其分散性、物理、機械性能、熱穩定性及
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阻燃性
能均有提高和改善。
類型
阻燃科學技術是為了適應社會安全生產和生活的需要,預防
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火災
發生,保護人民生命財產而發展起來的一門科學。阻燃劑是阻燃技術在實際生活中的應用,它是一種用于改善可燃易燃材料
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燃燒性能
的特殊的化工助劑,廣泛應用于各類裝修材料的阻燃加工中。經過阻燃劑加工后的材料,在受到外界火源攻擊時,能夠有效地阻止、延緩或終止火焰的傳播,從而達到阻燃的作用。根據不同的劃分標準可將阻燃劑分為以下幾類:
1、按所含阻燃元素分
按所含阻燃
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元素
可將阻燃劑分為鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、
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氮系阻燃劑
、磷-鹵系阻燃劑、磷-氮系阻燃劑等幾類。鹵系阻燃劑在熱解過程中,分解出捕獲傳遞燃燒自由基的X?及HX,HX能稀釋可燃物裂解時產生的可燃氣體,隔斷可燃氣體與空氣的接觸。磷系阻燃劑在燃燒過程中產生了磷酸酐或磷酸,促使可燃物脫水炭化,阻止或減少可燃氣體產生。磷酸酐在熱解時還形成了類似玻璃狀的熔融物覆蓋在可燃物表面,促使其氧化生成二氧化碳,起到阻燃作用。在氮系阻燃劑中,氮的化合物和可燃物作用,促進交鏈成炭,降低可燃物的分解溫度,產生的不燃氣體,起到稀釋可燃氣體的作用。磷-鹵系阻燃劑、磷-氮系阻燃劑主要是通過磷-鹵、磷-氮協同效應作用達到阻燃目的,具有磷-鹵、磷-氮的雙重效應,阻燃效果比較好。
2、按組分的不同分
按組分的不同可分無機鹽類阻燃劑、有機阻燃劑和有機、無機混合阻燃劑三種。無機阻燃劑是目前使用最多的一類阻燃劑,它的主要組分是無機物,應用產品主要有氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化銨、硼酸等。有機阻燃劑的主要組分為有機物,主要的產品有鹵系、磷酸酯、鹵代磷酸酯等。還有一部分有機阻燃劑用于紡織
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織物
的耐久性
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阻燃整理
,如六溴水散體、十溴-三氧化二銻阻燃體系,具有較好的耐洗滌的阻燃性能。有機、無機混合阻燃劑是無機鹽類阻燃劑的改良產品,主要用非
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水溶性
的有機磷酸酯的水乳液,部分代替無機鹽類阻燃劑。在三大類阻燃劑中,無機阻燃劑具有無毒、無害、無煙、無鹵的優點,廣泛應用于各類領域,需求總量占阻燃劑需求總量一半以上,需求增長率有增長趨勢。
3、按使用方法分
按使用方法的不同可把阻燃劑分為添加型和反應型。添加型阻燃劑主要是通過在可燃物中添加阻燃劑發揮阻燃劑的作用。反應型阻燃劑則是通過化學反應在高分子材料中引入阻燃
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基團
,從而提高材料的抗燃性,起到阻止材料被引燃和抑制火焰的傳播的目的。在阻燃劑類型中,添加型阻燃劑占主導地位,使用的范圍比較廣,約占阻燃劑的85%,反應型阻燃劑僅占15%。
4.各樹脂適用的阻燃劑
材料可采用的阻燃劑
聚烯烴PP/PE:氫氧化鎂,氫氧化鋁,TDCPP,
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聚磷酸銨
,
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八溴醚
,磷酸三苯酯,
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六溴環十二烷
,MPP,
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硼酸鋅
,
HYPERLINK"/view/1319113.htm"\t"_blank"
十溴二苯乙烷
,包覆紅磷,TBC
聚氨酯PU:TCEP,TCPP,TDCPP,DMMP,聚磷酸銨,
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磷酸三苯酯
,MPP,FB
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不飽和樹脂
UPR:TCPP、TDCPP、DMMP、HBCD、TBC、聚磷酸銨
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尼龍
PA6/PA66:MCA,MPP,FB,十溴二苯乙烷,
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十溴二苯醚
,包覆紅磷
聚酯PBT/PET:TDCPP,磷酸三苯酯,MPP,十溴二苯乙烷,聚磷酸銨,十溴二苯醚,包覆紅磷
聚苯乙烯PS:TCPP,TDCPP,HBCD,MCA,TBC,MPP,十溴二苯乙烷,聚磷酸銨,十溴二苯醚,硼酸鋅
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環氧樹脂
EP:TCPP,TDCPP,IPPP,聚磷酸銨,十溴二苯醚,DMMP,磷酸三苯酯,十溴二苯乙烷,
YS-DO601
聚丙烯睛丁二烯苯乙烯ABS:八溴醚,磷酸三苯酯,十溴二苯乙烷,十溴二苯醚,TBC
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聚碳酸酯PC
:磷酸三苯酯,HBCD,MCA,聚磷酸銨
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聚氯乙烯PVC
:TCEP,TCPP,TDCPP,IPPP,MCA,八溴醚,磷酸三苯酯,聚磷酸銨
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酚醛樹脂
PF:TCEP,TCPP,TDCPP,磷酸三苯酯,硼酸鋅,聚磷酸銨
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紙張
Paper:磷氮系阻燃劑
紡織品Textile:磷氮系阻燃劑(耐久)
聚甲醛POM:MCA
防火涂料Paint:TCPP,MCA,聚磷酸銨,硼酸鋅,MPP,PPO
聚四氟乙烯微粉
阻燃機理
阻燃劑是通過若干機理發揮其阻燃作用的,如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應、不燃氣體的窒息作用等。多數阻燃劑是通過若干機理共同作用達到阻燃目的。
1、吸熱作用
任何燃燒在較短的時間所放出的熱量是有限的,如果能在較短的時間吸收火源所放出的一部分熱量,那么火焰溫度就會降低,輻射到燃燒表面和作用于將已經氣化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會減少,燃燒反應就會得到一定程度的抑制。在高溫條件下,阻燃劑發生了強烈的吸熱反應,吸收燃燒放出的部分熱量,降低可燃物表面的溫度,有效地抑制可燃性氣體的生成,阻止燃燒的蔓延。
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Al(OH)3
阻燃劑的阻燃機理就是通過提高
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聚合物
的熱容,使其在達到熱分解溫度前吸收更多的熱量,從而提高其阻燃性能。這類阻燃劑充分發揮其結合水蒸汽時大量吸熱的特性,提高其自身的阻燃能力。
2、覆蓋作用
在可燃材料中加入阻燃劑后,阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩定
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泡沫
覆蓋層,隔絕氧氣,具有隔熱、隔氧、阻止可燃氣體向外逸出的作用,從而達到阻燃目的。如有機阻磷類阻燃劑受熱時能產生結構更趨穩定的交聯狀固體物質或碳化層。碳化層的形成一方面能阻止聚合物進一步熱解,另一方面能阻止其內部的熱分解產生物進入氣相參與燃燒過程。
3、抑制鏈反應
根據燃燒的鏈反應理論,維持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可作用于氣相燃燒區,捕捉燃燒反應中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區的火焰密度下降,最終使燃燒反應速度下降直至終止。如含鹵阻燃劑,它的蒸發溫度和聚合物分解溫度相同或相近,當聚合物受熱分解時,阻燃劑也同時揮發出來。此時含鹵阻燃劑與熱分解
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產物
同時處于氣相燃燒區,鹵素便能夠捕捉燃燒反應中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區的火焰密度下降,最終使燃燒反應速度下降直至終止。
4、不燃氣體窒息作用
阻燃劑受熱時分解出不燃氣體,將可燃物分解出來的可燃氣體的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時也對燃燒區內的氧濃度具有稀釋的作用,阻止燃燒的繼續進行,達到阻燃的作用。
5燃燒和阻燃的機理
燃燒和阻燃的機理
在3節及表3和表4中,我們論述了決定紡織品纖維固有燃燒行為的基本熱參量。為了了解現有紡織品阻燃劑如何起作用以及更重要的--如何研發未來的
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阻燃劑
,關鍵是更為深入地探索成纖聚合物的燃燒機理。
5.1阻燃策略
圖7所示為紡織品燃燒機理(作為一種反饋機理)的過程,在這種燃燒中,燃料(來自熱降解或熱解纖維)、熱(來自引燃和燃燒)和氧(來自空氣)均作為主要成分發揮作用。為了中斷這種機理,人們提出了5種方式(a)~(e)。阻燃劑可在其中的一種或多種方式下發揮作用。以下所列為各個階段及相關的阻燃作用:
a)除熱;
b)提高分解溫度;
c)減少可燃揮發物的形成,增加炭量;
d)減少與氧的接觸或稀釋火焰;
e)干擾火焰化學反應和/或提高燃料點燃溫度(Tc);
熔解和/或降解和/或脫水需吸收大量的熱(例如,在背涂層中含無機和有機磷的制劑、氫氧化鋁或水化氧化鋁)。通常不為阻燃劑所利用;而在固有耐火和耐熱纖維(如芳族
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聚酰胺纖維
)中較常見。
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纖維素
和羊毛中多數含磷、含氮的阻燃劑;在羊毛中的重金屬絡合物。水合的及某些促炭阻燃劑可釋放水;含鹵素阻燃劑可釋放
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鹵化
氫。含鹵素阻燃劑,經常與氧化銻結合。從上述內容可以看出,某些類阻燃劑可以在多種方式下發揮作用,多數有效的例子都是如此。此外,某些阻燃制劑可產生液相中間物,該中間物可濕潤纖維表面,從而成為隔熱和隔氧的屏障--廣為接受的硼酸鹽-硼酸混合物即可在這種方式下發揮作用。此外,它還可促進成炭。為了簡化化學阻燃行為之不同方式的分類,可以使用術語'凝聚'相和'氣或蒸汽'相活動來區分它們。二者都是復合項,前者包括上述的(a~c)方式,后者包括(d)和(e)方式。物理機理通常同時起作用,這些機理包括通過形成涂層來排除氧氣和/或熱量(方式d)、增加熱容量(方式a)以及利用非易燃氣體稀釋或覆蓋火焰(方式d)。
5.2熱塑性
纖維是否可以變軟和/或熔化(由表3中的物理轉化溫度所界定)決定著它是否具有熱塑性。熱塑性因其相關的物理變化,可嚴重影響阻燃劑的行為。傳統的熱塑性纖維(例如,
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聚酰胺
、聚酯和聚丙烯)一收縮即可離開點燃火焰,從而避免被點燃:這使它們表面上顯現出阻燃性。事實上,如果收縮受阻,它們便會猛烈燃燒。這種所謂的支架效應可在聚酯-棉以及類似的混紡織物上看到,即熔融聚合物熔化到非熱塑性棉上并被點燃。類似的效應也可在由熱塑性和非熱塑性成分組成的復合紡織品上看到。
隨著上述效應而來的是熔滴(通常是有焰熔滴)問題,這種滴淌雖可移除焰鋒的熱并促使火焰熄滅(因而可以'通過'垂直火焰試驗),但卻能使位于其下的表面(如地毯或皮膚)發生燃燒或二次點燃。
多數在批量生產期間或作為整理劑施用于傳統
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合成纖維
上的阻燃劑通常都是通過增強熔融滴淌和/或促助有焰熔滴熄滅兩種方式發揮作用的。迄今為止,任何手段都不能降低熱塑性并大量促進成炭,經阻燃處理的纖維素(包括粘膠纖維)的情況就是如此。
5.3阻燃機理和成炭
按(d)和/或(e)方式在氣相起作用的阻燃劑都具有下述優點,即它們會減小引燃傾向并有助于紡織品成纖聚合物的火焰熄滅。這是因為一旦熱降解產生的揮發產物或燃料在火焰中與氧發生氧化反應,其化學性質就會變得非常類似。因此,像斷絕氧氣((e)方式)或生成干擾自由基((f)方式)這兩種方式無疑都能保證阻燃劑的效果。
根據成本和效益,銻-鹵素阻燃劑是本體聚合物和背涂層紡織品領域內最成功阻燃劑。與用于
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纖維素纖維
的含磷和氮的纖維反應性耐久阻燃劑不同(見下文),它們通常只能借助
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樹脂
粘合劑用作背涂層劑。就紡織品而言,多數銻-鹵素體系都由三氧化二銻和含溴的有機分子(例如氧化十溴聯苯(DBDPO)或六溴環十三烷(HBCD))組成。一經加熱,這些物質就會釋放出HBr基和Br。基。這二者會根據下面的示意圖干擾火焰的化學反應。在示意圖中:R、CH2、H和OH基是火焰氧化鏈反應的一部分,該反應消耗燃料(RCH3)和氧:
市場現狀
概述
隨著中國合成材料工業的發展和應用領域的不斷拓展,阻燃劑在化學建材、電子電器、交通運輸、航天航空、日用家具、室內裝飾、衣食住行等各個領域中具有廣闊的市場前景。此外,煤田、油田、森林滅火等領域也促進了中國阻燃、滅火劑生產較快的發展。中國阻燃劑已發展成為僅次于
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增塑劑
的第二大
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高分子材料改性
添加劑,目前的生產能力20萬t/a左右,年生產量在15萬-17萬t之間,年消費量20萬t左右。不足部分主要從
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美國
和以色列進口,進口的主要品種為有機溴及鹵—磷系阻燃劑。我國目前有1000多家阻燃劑生產企業,中國阻燃劑生產主要為溴磷系列,其中溴系阻燃劑是最重要的系列,約占中國有機阻燃劑的30%。
國內阻燃劑的品種和消費量還是以有機阻燃劑為主,無機阻燃劑生產和消費量還較少,但近年來發展勢頭較好,市場潛力較大。阻燃劑中最常用的
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鹵系阻燃劑
雖然具有其他阻燃劑系列無可比擬的高效性,但是它對環境和人的危害是不可忽視的。環保問題是
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助劑
開發和應用商關注的焦點,所以國內外一直在調整阻燃劑的產品結構,加大高效
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環保型阻燃劑
的開發。
阻燃劑生產現狀與發展趨勢
隨著人們環保、安全、健康意識的日益增強,世界各國開始把環保型阻燃劑作為研究開發和應用的重點,并已經取得了一定的成果。阻燃劑按有效元素分類,可分為磷系、氯系、溴系和銻基、鋁基、硼基阻燃劑等。本文根據阻燃有效元素將阻燃劑分為
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無鹵阻燃劑
、溴系阻燃劑、鹵—磷協同阻燃劑及其他阻燃劑四個種類,分別介紹其中幾種環保且具有應用前景的阻燃劑。
一、阻燃劑發展的總體情況
早在19世紀初,人們已研制出了多種阻燃劑。隨著合成工業領域的不斷拓寬及阻燃法規的不斷完善,從六十年代開始,阻燃劑經歷了一個蓬勃發展的階段。以美國為例,六十年代至今,其阻燃劑消耗量增加了三十倍左右。日本的阻燃劑工業起步較晚,但發展較快,1980年和1982年阻燃劑消費量為6萬噸和7.3萬噸,到1996年達15.4萬噸,15年間增長了兩倍多。西歐由于缺乏立法,限制了阻燃技術的發展,1988年以前的阻燃劑市場一直處于停滯不前的狀態。目前英、德等國已立法,西歐各國阻燃劑消費量迅速上漲。相比之下,我國阻燃劑開發較晚,起步于五十年代,六、七十年代基本上處于停滯狀態,只研制了四溴乙烷三磷酸酯等少量產品。進入八十年代才開始飛速發展,85年產量為5KT,現在阻燃劑的總產量在10萬噸左右。到目前為止,我國從事阻燃劑研制的單位已達50余家,研制的阻燃劑品種120余種。但在開發新產品方面有待于進一步提高,而且阻燃劑產品暫時還沒形成競爭的商業市場,這在某種程度上束縛了阻燃劑的發展。但這種情況正在得到改善,不僅是公安部而且各類高校和科研所近幾年來都投入了很大的力量進行阻燃劑方面的開發。目前我國已能生產無機系、磷系、溴系和氯系四大類阻燃劑。
二、各類阻燃劑的現狀研究
(一)鹵素阻燃劑。
鹵素阻燃劑在受熱時分解產生鹵化氫HX,HX通過兩種機理起阻燃作用,即自由基機理:消耗高分子降解產生的自由基HO,使其濃度降低,從而延緩或中斷燃燒的鏈反應;表面覆蓋機理:鹵化氫是一種難燃的氣體,密度比空氣大,可以在高分子材料表面形成屏障,使可燃性氣體濃度下降,從而減慢燃燒速度甚至使火焰熄滅。通常鹵素阻燃劑主要是溴系和氯系兩大類。溴系阻燃劑因其用量少、熱穩定性好和阻燃效率高而成為目前世界上產量最大的阻燃劑之一,而氯系雖與溴系同屬鹵系,但其阻燃效率比溴系差。近20年來氯系阻燃劑已逐漸被溴系阻燃劑所代。盡管鹵素阻燃劑仍是最重要的產品之一,相關產品研究仍在進行,但由于它在燃燒時釋放出有毒煙霧,造成二次危害,使人們去研究新型阻燃劑——無鹵阻燃劑[1]。
(二)無機阻燃劑。
無機阻燃劑主要指一些金屬的氫氧化物和氧化物的水合物,這些化合物受熱分解吸收大量熱,使聚合物表面溫度降低,同時分解產生水蒸汽有蓄熱和釋放高分子表面氣體濃度的作用。在非鹵素阻燃劑中,無機阻燃劑是重要組成部分,它占阻燃劑市場上的很大份額,日本1998年市場需求量為74850噸,占全部阻燃劑需求量的43%。目前,國內對無機阻燃劑的開發和應用較為廣泛,已研制了包括水合氧化鋁系、硼系、鉬系、無機磷系及鋅、鎂與過渡金屬氧化物等約19個品種,美國Alcan化學品公司開發的BAX1091FM系列和超細硼酸鋅HcmetandZ系列在提高阻燃性和消煙性的同時也改善產品的加工性能和機械性能。值得一提的是,我國銻礦資源豐富且科研實力雄厚,這就為我國銻系阻燃劑的開發提供了廣闊的前景。
(三)磷系阻燃劑。
含磷化合物存在許多氧化態,它們的受熱分解產物具有強烈的脫水作用,使所覆蓋的聚合物表面炭化,形成炭膜,起到阻燃作用。磷系阻燃劑還有增塑功能,它可使阻燃劑實現無鹵化。一般磷系包括無機磷系和有機磷系。無機磷系阻燃劑包括紅磷、磷酸銨鹽和聚磷酸銨;有機磷系阻燃劑包括磷酸酯、亞磷酸酯、膦酸酯和膦鹽等系列。
(四)膨脹型阻燃劑(IFR)。
IFR是一種新型的阻燃體系,以磷和氮為有效阻燃組分不含鹵素,也不必采用氧化銻為協效劑.含有這種阻燃劑的高聚物受熱時,表面能生成一層均勻的炭質泡沫層,此層能隔熱、隔氧、抑煙等,并能防止熔滴,因而具有良好的阻燃性能。IFR體系一般是由酸源、碳源及氣源組成。通常有混合型和單體型(三源同存于單一分子內)兩種。從總體上來看,IFR體系還處于開發階段,現有IFR體系普遍存在著添加量大,吸濕嚴的缺點,還有待于進一步完善。為此人們做了大量的工作,有效地彌補了IFR使高分子材料使用性能下降的不足,所以有很大的發展前景。
三、新型阻燃劑的開發應用
(一)合金型阻燃劑的研究。所謂合金型阻燃劑就是一種以紅磷為基礎配以多種改性助劑及材料、以分子鏈及靠界面融接而結合為一個分子集團,再以表面活性劑單分子層外包裹的微膠囊化產品。合金型阻燃劑主要是根據冶金上合金處理思想,經過技術處理,引入極性基團,將各種原料結合力較弱的松散分子鍵進一步松散化,使各種化合物相互穿插、結合、纏繞,成為一個集團分子。然后進一步粉碎到要求的粒度,最后再將表面活性劑包裹于集團粒子表面微膠囊化,提高與塑料的相容性,這種合金型阻燃劑初步應用于回收聚乙烯、聚丙烯和雙拉聚丙烯打包帶等阻燃劑制品上獲得較好的效果。
(二)紙用阻燃劑的研究。一般的紙張多是易燃品,在現實生活中有相當數量的火災是由紙和包裝材料引起的,為了消除火災隱患,許多國家制定了各類防火安全法規,對紙和紙張阻燃性能的要求都在與日俱增。阻燃劑一般有兩類:一是以石棉、礦棉、玻璃纖維等無機纖維為主要成分生產的紙,另一類就是在紙漿中添加各類阻燃劑或經浸漬涂布制成具有阻燃效果的紙產品,目前后一類紙產品的發展較快。現在用于紙阻燃的主要是磷系阻燃劑、鹵系阻燃劑、水合氧化鋁阻燃劑、硼砂物阻燃劑。磷系阻燃劑用于紙阻燃的品種比較多,最早用于造紙工業的含磷阻燃劑是磷酸氫二銨,而目前應用普遍的是盡幾年來發展起來的一種重要的高效阻燃劑聚磷酸銨(APP)。在許多磷系阻燃劑中同時含氮元素,含氮的化合物受熱后會釋放出氮、二氧化氮、氨等氣體隔斷氧的供應,實現阻燃增效和協同效應的目的。
四、新型阻燃劑的發展趨勢
(一)發展高效型阻燃劑。
現用的常規阻燃劑,阻燃效率低,用量大,從而惡化了高聚物基材愿有的優異性能,增加高聚物燃燒或熱解時生成的煙量及有毒氣體量,增加材料的價格,并造成阻燃高聚物加工及回收方面的困難,因此尋求高效的阻燃劑系統是人們長期的目標。據專家們預測,具有下述特征之一的阻燃系統有可能成為具有發展前景的未來高效阻燃劑:能抑制凝聚相的氧化反應;具有催化阻燃作用;能發揮高效的氣相阻燃作用;能生成有效的含炭層或其它阻燃元素的防護層。下面將簡單介紹四類系統。第一類是催化阻燃系統:主要指那些在一定條件下能脫水生成強酸的化合物,它們可促進高聚物成炭從而使物質的燃燒熱降低,材料的阻燃性大為改善,而燃燒產物只是無毒的水蒸氣。第二類芳香族磺酸鹽(酯),這類對聚碳酸酯(PC)極其有效,并且用量極少。第三類凝聚相中添加自由基抑制劑,凝聚相中的表面氧化對于聚合物的高溫降解具有十分重要的作用。但大多數抗氧劑和自由基清掃劑在高聚物氧化裂解溫度下對阻燃不很有效,必須設計耐高溫的抗氧系統。第四類是高效氣相阻燃劑。有人認為:有些在氣相中釋放出HCl和HBr的阻燃系統,可能基本上只是發揮物理作用,但對反應的燃燒肯定存在一些更有效的燃燒抑制劑,如羰基鐵、四乙基鋁、二氯二氧鉻等,它們的阻燃效率至少比目前常用的SbCl3高出一個數量級。實驗表明:比現有阻燃系統效率高出一、二個百分點的氣相阻燃劑是可以找到的。
(二)發展無鹵化趨勢。
鹵素阻燃劑因其用量少、阻燃效率高且適應性廣,已發展成為阻燃劑市場的主流產品,但它的發煙量大且釋放出來的HX氣體具有高腐蝕往往發生二次災害,可導致單純由火所不能引起的電路系統開關和其它金屬物件的腐蝕及人體呼吸道和其他器官的危害。近幾年來美國、英國、挪威、澳大利亞等已制定或頒布法令對其某些制品進行燃燒毒性實驗或限制某些制品的使用、對釋放的酸性氣體進行規定、取代鹵素阻燃劑。發展無鹵阻燃劑已成為世界阻燃領域的趨勢,美國Alcoa公司、Alcan化學公司、Lonza公司和Salenr公司不斷推出新品種,如Zerogen、Halfree、Hydrass、Magnifin系列等,國內山東鋁廠、江蘇海水研究所、大連理工大學等對此也進行了研究開發,已研究出阻燃性能好、粒經小、補強效果明顯的無機阻燃劑。紅磷因性能優越、無二次公害在無鹵化趨勢中得到很快發展,英國、日本開發研制的微膠囊化紅磷已商品化,主要產品有英國Albright&Wilson公司的AMGARDCPC、AMGARDCRP系列,日本的RINRA系列。對于膨脹型阻燃劑,美國、意大利等發達國家已商品化,但國內尚未商品化,其開發產品主要處于研制階段。
(三)抑煙化和無毒氣體化趨勢。
發煙是聚合物燃燒的基本特征,據統計,火災中發生的死亡事故80%是由于建筑構件、裝飾材料等物質熱解和燃燒所釋放的煙和有毒氣體窒息造成的。為此,世界各國都對塑料燃燒時的發煙量和有毒氣體濃度制定了嚴格的法規限制,抑煙化和無毒化已被列為阻燃技術的重點研究之一。目前采用的途徑有兩個:一是采用本身生煙量較小的聚合物;二是加入抑煙劑使材料的生煙量降低。后著對于前者而言簡便易行,經濟實用。目前采用的抑煙劑主要以金屬氧化物、過渡金屬氧化物為主。主要產品有美國Borax公司的Firebrake硼酸鋅系列、XP系列、Climax公司的MolyFR鉬酸鹽系列。我國的一些研究所也對此進行了研究,開發的復合阻燃抑煙劑FZY系列已經上市。但目前對抑煙劑的研究還存在許多未解決的問題,對有些聚合物材料的抑煙缺乏有效實用的抑煙劑。綜上所述,美國、日本等發達國家阻燃劑工業發展很快,新的阻燃劑品種層出不窮。在我國,阻燃劑是一個新生的工業,與發達國家相比,還有一定的差距。一方面是因為人們對阻燃的認識和法規欠缺,另一方面是我國在消防,尤其是阻燃方面投入的資金有限,這在一定程度上制約了阻燃技術的發展。
2.環保型阻燃劑前景分析
2004年,全球塑料產量達到2.10億t,2005年在2.1億-2.2億to亞洲塑料產量在各大洲中增長速度最高。目前,全球塑料年產量超過1000萬t的國家有5個,即
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中國
、美國、德國、
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日本
和韓國。阻燃塑料中阻燃劑用量一般在8%左右,可見全球對阻燃劑的需求量是驚人的。中國塑料產量增長十分迅速,是繼美國之后的世界第二大塑料消費國,2005年產量為2200萬to2003年,美國、
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西歐
及亞洲三大阻燃劑市場的銷售量為132萬-135萬t,2005年估計140萬-145萬t。1998—2005年銷售量的年平均增長率為3%左右。2005年美國阻燃劑總用量57萬-58萬t,近10年來年平均增長率為2.8%-3.6%。因此,國內外阻燃劑總體市場前景較好。
由于溴系列阻燃劑為阻燃領域傳統品種,地位顯著以及歷史背景和性能價格優勢,盡管對溴系阻燃劑存在爭論,但這種爭論要形成全球的共識或者形成政府的禁令,恐怕還需要一段時間,國內外科研人員依然對溴系阻燃劑的新產品研制充滿熱情。因此,傳統溴系阻燃劑在一定時間內仍然具有一定空間,更多更好新型綠色環保型溴系阻燃劑將不斷出現,以適應市場需求。
由于無機阻燃劑需要添加的量很大、勢必對高聚物的物理機械性能產生非常大的影響、這就要求對無機阻燃劑作出處理。但是,隨著人們對環境越來越重視,無鹵阻燃將會成為第一選擇,尤其是一些具有優良分散性和特殊性能的新型無機阻燃劑或協同阻燃劑將具有良好的發展前景和市場空間。
3.結束語
中國的阻燃行業處在一個生產結構重組和轉型時期,一部分阻燃劑會退出歷史舞臺;另一部分替代品將問世。溴系阻燃劑仍將在十數年內大規模使用,但隨著環保壓力增大,新型綠色環保阻燃劑必將成為今后研究開發的熱點,并且隨著下游市場需求的增加。中國阻燃劑行業將會迎來一個繁榮發展的時期。
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鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮磷復合型膨脹阻燃劑、無機阻燃劑等各自適用的環境與工藝加工的優缺點
常用的鹵素阻燃劑主要包括含氯原子的如得克隆、
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氯化石蠟
、CPE等和含溴原子的十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴雙酚A、HBCD、八溴醚、溴化聚苯乙烯、溴化環氧樹脂等等。
磷系阻燃劑常用的有:包覆紅磷、APP和一些磷酸酯類兼阻燃增塑劑的阻燃劑。
氮磷符合型阻燃劑也是目前市場追逐的熱點,包括三聚氰胺、
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季戊四醇
、聚磷酸銨(APP)等組成的膨脹型阻燃劑。
無機阻燃劑品種也很多,市場常用的真正可以獨自起到阻燃劑作用的主要是氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅等,其它諸如,三氧化二銻、
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水鎂石
系列,還有有機土等最多只能算是阻燃協效劑,他們的作用主要在于幫助其它有機阻燃劑協同阻燃,使得其它阻燃劑的阻燃效率得以提高。
就市場應用情況和不同阻燃劑的自身和被阻燃材料的特點來看,在熱塑性樹脂中當前應用效果最好、應用量最大的當屬含鹵素的阻燃劑,其中溴系列阻燃劑,尤其以十溴二苯醚等應用最為廣泛,由于歐洲市場出臺了環保性指令——RoHS,使得十溴二苯醚的生命周期近乎終結,取而代之美國大湖公司開發了與十溴二苯醚溴含量和熱穩定性,分子結構也相似的十溴二苯乙烷阻燃劑,十溴二苯乙烷燃燒不產生致癌物質“二惡英”而阻燃效率和適用的樹脂和工藝又和十溴二苯醚幾乎相同,加之原料易得,成本上具備了其它阻燃劑所不具備的優勢,因而得以廣泛迅速推廣,大湖公司在世界除中國以外的市場都注冊了專利,所以唯獨中國可以“堂而皇之”的生產十溴二苯乙烷,只是出口受到一些阻礙。
就應用過程的具體體會來看,十溴二苯乙烷為代表的溴系列阻燃劑在熱塑性樹脂中具備阻燃效率高,制得的
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材料力學性能
好,生產工藝要求不復雜、容易加工,與塑料等樹脂相容性比較好,可以相對簡單的通過添加阻燃劑熔融共混制造出阻燃性能很好,而且材料性能不發生太多改變的阻燃材料。此外,溴系列阻燃劑最大的優勢還在于其很高的性價比和可回收利用性以及長效的阻燃性。相比之下其更適合電器、汽車、室內裝飾品等高檔材料的阻燃。
當然溴系列阻燃劑也具有其自身的弱點,比如燃燒時冒黑煙、有一定的腐蝕性、甚至有些產品還具有毒性等等,但是在當前的工藝條件和技術條件下,其仍然是大部分市場,尤其工程塑料和通用塑料等熱塑性樹脂加工商樂于選用的產品。
磷系列阻燃劑中可能紅磷的阻燃效果最好、阻燃效率也最高、因為紅磷理論來說是完全的磷單質,磷含量可達100%,雖然包覆后磷含量有所下降,但是還是遠遠高于其它磷的化合物,加之包覆后的紅磷吸潮性和加工熱穩定性與存儲、運輸上的更加便利,所以紅磷目前成為磷系列阻燃劑中才熱塑性材料中使用最為廣泛的,但是其弱點首先表現在顏色必須為紅色或者配合黑色,這個就極大的限制了其在很多材料中的應用,另外,紅磷雖然經過包覆,但是限于工藝和原料的種種原因,在使用過程中還是可能會不可避免的引發“火災”,更為嚴重的是紅磷的加工特性比較差,與樹脂的相容性也不太好、加工制作的材料力學性能很差,再加之生產過程中的“惡臭”的味道使得其很難在高檔材料中得以推廣。
磷系阻燃劑中另外一個應用較多的阻燃劑——APP,聚磷酸銨。聚磷酸銨雖然磷含量也很高,而且呈現為白色,原理上可以為塑料等材料的上佳阻燃劑,可惜的是目前市售的APP包括高聚合度的也沒有完全克服其容易吸潮、不耐高溫的頑疾,雖然很多人采用了諸如包覆技術等方法對其改性后應用作為膨脹型阻燃劑的一些成分,但是可惜的是即使應用在聚烯烴等加工溫度比較低,工藝比較簡單的材料中,也常常會在材料的可回收和
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耐候性
上面出問題,所以其應用并不是很廣泛。
磷系列阻燃劑中還有包括磷酸酯等即阻燃又
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增塑
的阻燃劑,不過這類阻燃劑主要的應用對象是PVC等加工溫度很低的材料,因為一般的磷酸酯系列磷阻燃劑耐高溫特性很差,常溫下為液體,添加不方便還容易析出材料表面,甚至有些還會在加工的過程中釋放有毒氣體,基于此,此類阻燃劑很少被應用與工程塑膠等高端阻燃材料中。
目前市場很熱衷的阻燃劑也許當屬膨脹型無鹵阻燃劑,他們最基本的組合包括聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇等可以提高碳源、酸源,也可產生膨脹的材料,膨脹型無鹵阻燃劑,燃燒煙霧少,一般不產生有毒氣體,加工時也不會腐蝕設備,而且由于膨脹的作用制作的阻燃材料往往不燃燒時往往不產生低落物,這個尤其對于聚烯烴類燃燒容易產生低落物的樹脂非常適用。可以是材料更容易通過UL-94V0阻燃等級。但是遺憾的是在目前制造的膨脹型阻燃劑中很少有像理論想象的那樣,正如上節所述,加工困難,不耐遷移、容易析出材料表面,易吸潮、水解,加工過程中容易膨脹和產生氣泡,回收利用困難,耐候性差等等一系列問題都成為困擾其應用的原因。
無機阻燃劑產品比較成熟,比如:三氧化二銻,氫氧化鎂等,價格有些也相對低廉,像氫氧化鎂、氫氧化鋁等不但價格低廉而且阻燃材料燃燒不產生很多煙霧,釋放物主要為水和二氧化碳等不會對環境造成很大傷害的物質,所以屬于綠色環保型產品,不過,這類阻燃劑致命缺點是阻燃效能低下,需要很高的添加量才可以使得材料阻燃,而且無機阻燃劑有有機物熱塑性樹脂的相容性很差,在樹脂中不容易分散,即使分散,親和力也不好,所以制造的材料往往具有讓人難以接受的力學性能,或是大大的降低了材料的抗沖擊性能,或是材料的
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柔韌性
喪失,種種原因導致了其應用的局限性,因此往往被對材料力學性能要求不高的場合所采用。
當然,無機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用,但是他們的阻燃功效主要體現在協助其它鹵系等阻燃劑的阻燃,自身阻燃功效很低,或者幾乎沒有。
國外也開發出很多種包括含鹵和無鹵的環保型阻燃劑,它們很多也對相應材料有著比較高的阻燃效能,并且可以制造出力學性能很好、外觀也很好的阻燃材料,不過也許是因為價格和技術等方面的原因,目前在中國的推廣并不是很好。
作為性能良好的阻燃劑,一般認為:
有著較高的阻燃效率,可以輕松的使得所阻燃的材料達到應有的阻燃等級;
對材料的物理性能影響較小,使用后制造的阻燃
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材料物理性能
不應該發生太大改變;
與材料的相容性好,能夠在所阻燃的材料中均勻分散,并有著較好的親和力;
加工工藝可行,應用傳統的工藝可以使用;
可以承受的價格,有較高的性價比,制的得阻燃材料成本可以被市場所接受;
環保,無毒性,無有害物質釋放;
阻燃劑工業的發展
阻燃劑的生產和應用在經歷了20世紀八十年代初的蓬勃發展后,已進入穩步發展階段。隨著中國合成材料工業的發展和應用領域的不斷拓展,阻燃劑在化學建材,電子電器,交通運輸,航天航空,日用家具,室內裝飾,衣食住行等各個領域中具有廣闊的市場前景。此外,煤田、油田、森林滅火等領域也促進了中國阻燃、滅火劑生產較快的發展。中國阻燃劑已發展成為僅次于增塑劑的第二大高分子材料改性添加劑。
近幾年,中國阻燃劑的生產和消費形勢持續發展,2002~2004年年均消費增長率超過20%。從2002年開始,國內阻燃劑消費量急劇上升,增加的市場份額主要來源于兩個方面:電子電器和汽車市場。
國內阻燃劑的品種和消費量還是以有機阻燃劑為主,無機阻燃劑生產和消費量還較少,但近年來發展勢頭較好,市場潛力較大。阻燃劑中最常用的鹵系阻燃劑雖然具有其他阻燃劑系列無可比擬的高效性,但是它對環境和人的危害是不可忽視的。環保問題是助劑開發和應用商關注的焦點,所以國內外一直在調整阻燃劑的產品結構,加大高效環保型阻燃劑的開發。
目前中國發展低煙無毒的無機阻燃劑迫在眉睫。氫氧化鎂作為無鹵
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環保阻燃劑
具有廣闊的應用前景,但目前國內生產的
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氫氧化鎂阻燃劑
與國外先進產品相比,存在阻燃效率低、需要高填充量、易團聚、影響基體
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材料的力學性能
等不足,需要行業加大技術攻關力度,降低生產成本和產品價格。
2005年全球阻燃劑消費量約130萬噸,預計2010年前將保持3.5%的年均增速。2005年全球阻燃劑銷售額約35億美元,預計2010年將增至46億美元,年均增速為5.6%。
2007年中國阻燃劑產品中,
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氯系阻燃劑
占84%,而低煙無毒的無機阻燃劑產品只占總量的8%左右。建筑用阻燃材料劑在中國具有極大的潛在市場,目前中國阻燃劑品種,用量與發達國家存在較大差距。隨著國家對阻燃技術要求力度的加強,中國低煙無毒阻燃劑開發和發展將出現更好的廣闊前景。
警惕來自阻燃劑的危害
近日,一篇題為《有毒阻燃劑陰影逼向中國》的文章引起各方關注。該文介紹,阻燃劑
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十溴二苯醚
可能正在威脅人類健康;一些歐美國家已禁止或限制使用溴系阻燃劑,而中國正成為溴系阻燃劑在世界范圍內增長最快的國家。那么,究竟什么是十溴二苯醚?它會給人體帶來怎樣的危害?請看——
人體十溴聯苯醚水平已增長百倍
通過長期的對比研究,美國學者發現在同一人群中,體內十溴聯苯醚同系物含量在逐年增加;在人類應用十溴聯苯醚的30年內,十溴聯苯醚在人體內的水平已經增長了100多倍。
最為重要的是,美國學者在母親和嬰兒的血液中檢測到6種十溴聯苯醚的同系物。母親血液中總十溴聯苯醚含量為15~580ng/kg,嬰兒血液中為14~460ng/kg,與母親相差不大。由此推測,十溴聯苯醚可以通過胎盤屏障和乳汁輸送給新生兒。目前人體內十溴聯苯醚的濃度范圍是1~400ng/g
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脂肪
,在高風險電子垃圾區的工人體內,十溴聯苯醚最高達3436.3ng/g。
這些數據表明,十溴聯苯醚在人體內的蓄積量有加速上升的傾向,這自然會引起科學界的高度關注。
什么是多溴聯苯醚
多溴聯苯醚的英文名為PolyBrominatedDiphenylEthers(簡稱PBDEs),有四溴聯苯醚、五溴、六溴、八溴、十溴等209種同系物。其商品多溴聯苯醚是一組溴原子數不同的聯苯醚混合物,因此被總稱為多溴聯苯醚。
多溴聯苯醚的最大用途是作為阻燃劑,在產品制造過程中添加到
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復合材料
中去,以提高產品的防火性能。因為多溴聯苯醚可在高溫狀態下釋放自由基,阻斷燃燒反應。其中十溴聯苯醚(PBDE-209)是多溴聯苯醚家族中含溴原子數最多的一種化合物,由于它價格低廉,性能優越,急性毒性在所有溴聯苯醚中最低,所以在全球范圍內使用最廣,如用于各種電子電器和自動控制設備、
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建材
、紡織品、家具等產品中。據統計,目前十溴聯苯醚占阻燃劑總量的75%以上。
說起多溴聯苯醚,多數人并不熟悉,但對等多氯苯及其
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衍生物
多氯聯苯卻并不陌生。多年前,由于國際社會公認多氯聯苯在環境中的殘留周期特別長,能在生物及人類
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脂肪組織
中蓄積,不僅各國紛紛禁用六六六、DDT,而且制定了非常嚴格的食品有機氯允許含量標準。多溴聯苯醚恰恰與它們有著很多相似之處,只是因為多溴聯苯醚的應用較晚,因此,人們對它的了解要比多氯聯苯晚了半個世紀。
急性毒性很低多溴聯苯醚為淡黃色、無特殊氣味的粉末狀物質,對皮膚無刺激作用。其急性毒性很低,大鼠經口
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半數致死劑量
(LD50)高達5800~7400mg/kg。原型物質進入胃腸道后基本上不被吸收,最終由糞便排出。
慢性毒性很多
1.發育毒性。研究表明,由于幼年動物排泄多溴聯苯醚的能力低,會造成幼體多溴聯苯醚濃度過高而導致組織(包括腦)損傷。胎兒和嬰兒在出生前后接觸多溴聯苯醚,會引起持久性的行為改變。給孕期大鼠持續管飼多溴聯苯醚后,可發現胎鼠后肢畸形。
2.干擾內分泌功能。研究還發現,多溴聯苯醚能擾亂成年期和發育期哺乳動物的甲狀腺系統,使T4代謝紊亂。
3.生殖毒性。低劑量的多溴聯苯醚染毒雄性小鼠的精子和精原細胞數量下降。
4.可能致癌。給大鼠染毒1200~2500mg/kg連續20周,肝臟和胰腺的腺瘤發生率增加。
可污染食物鏈除了生產廠家以粉塵的方式向周圍環境排放外,多溴聯苯醚污染環境的主要途徑是對于含多溴聯苯醚的電子垃圾進行焚燒、粉碎和掩埋處理等。由于多溴聯苯醚在環境中相當穩定,難以降解,所以,土壤里的殘留量逐年增加。而且多溴聯苯醚不溶于水,易溶于脂肪,所以,容易被動物吸收而在食物鏈中逐漸富集。
接觸多溴聯苯醚的途徑
直接接觸能直接接觸多溴聯苯醚的主要是生產工人,每日接觸到的多溴聯苯醚粉塵絕大多數被排出體外。但逐日積累,體內儲積量會逐漸增多。
經食物獲得大氣、水體、土壤中痕量的多溴聯苯醚可通過食物鏈最終進入人類的食物。所以,多數人接觸多溴聯苯醚的方式是通過食物獲得。
怎樣減少阻燃劑的危害
中國現在對多溴聯苯醚的研究尚處于初級階段,對污染的底數、人體的蓄積狀況也不十分了解,需要進行大規模的摸底調查。雖然目前的環境濃度還不會導致明顯的健康影響,但是這個距離會在很多因素的作用下很快縮小,尤其是敏感人群,如孕婦、發育中的胎兒和嬰兒等。要想把阻燃劑的危害控制在盡可能低的水平,建議采取以下措施:
▲進行持久的科普宣傳,提高公眾對多溴聯苯醚這個重大隱患的自覺防范意識。
▲為孕產婦和嬰兒提供合格的
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安全食品
。
▲直接接觸多溴聯苯醚的工人應特別注意飲食安全,不要在露天和污染的環境中吃飯,飯前一定要認真洗手。
▲開發環保阻燃材料,以替代多溴聯苯醚。
阻燃劑在織物中的應用
1.棉織物的阻燃整理
棉織物的阻燃整理發展很快,目前國內比較成熟,阻燃劑基本可以工業化生產純棉耐久性阻燃整理,大體有下列三種方法﹕
A﹒Proban/氨熏工藝,Proban法是
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英國
Wilson公司首先用于工業化生產,傳統的Proban法是阻燃劑THPC(四羥甲基氯化氨)浸軋后焙烘工藝,改良的方法是Proban/氨熏工藝,工藝流程為﹕浸軋阻燃整理→烘干→氨熏→氧化→水洗→烘干。國內已有北京光華、
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江陰
印染廠、
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鞍山
棉紡印染廠等引進國外的助劑和設備進行生產。這是目前公認的阻燃效果好、織物降強小、手感影響少的工藝。但由于設備問題限制了其推廣。
B﹒PyrovatexCP整理工藝。國內已有
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上海
農藥廠、常州化工研究所、
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天津
合材所、
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華東理工大學
、青島紡織服裝學院等單位生產該助劑。產品的阻燃性能較好,耐久性好,可耐家庭洗滌50次甚至200次以上,手感良好,但強力降低稍大。國內使用該類阻燃劑的廠家有二、三十家。
純棉暫時性、半耐久性阻燃整理——電熱毯、墻布、沙發布等織物的阻燃耐洗次數要求不是很高,這類產品做暫時性或半耐久性阻燃整理即可。即能耐1~15次溫水洗滌,但不耐皂洗。主要有硼砂~硼酸工藝、磷酸氫二銨工藝、磷胺工藝、雙氰胺工藝等。上述工藝應用在
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純棉織物
上工業化生產的不多。
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青島大學紡織服裝學院
的SFR-203屬半耐久性阻燃整理劑。
2.毛織物的阻燃整理
羊毛具有較高的回潮率和含氨量,故有較好的天然阻燃性,但若要求更高的標準,則需進行阻燃整理。最早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸漬法,產品用于飛機上的裝飾用布。這種方法阻燃效果良好,但不耐水洗。60年代后采用THPC處理,耐洗性較好,但工序繁復,手感粗糙,失去了毛織物的品格。國際羊毛局研究的方法是采用鈦、鋯和羥基酸的絡合物對羊毛織物整理,獲得滿意的阻燃效果,且不影響羊毛的手感,故得到普遍采用。主要有鈦、鋯、鎢等金屬絡合整理劑。80年代后期以來,國內有幾個單位研究開發毛用阻燃劑及整理工藝,獲得了滿意的結果。天津合成材料研究所研制了復合型WFR-866系列阻燃劑,一種為WFR-866F(以氟的絡合物為主要成份),一種為WFR-866B(以含溴羥基酸為主要成份)。天津仁立毛紡廠、北京制呢廠、北京毛紡廠均采用廬阻燃劑處理精、粗紡產品。青島大學紡織服裝學院研制了SFW系列毛用阻燃劑,與
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濟寧
毛紡廠、濰坊第二毛紡廠合作開發純毛阻燃產品,產品阻燃性能達到和超過了國內外同類產品水平。
目前,純毛阻燃織物主要應用于飛機艙內、高級賓館等地毯、窗簾、貼墻材料等。
3.滌綸織物的阻燃整理
滌綸織物的阻燃整理到目前為止,還沒有找到一種適宜的理想阻燃劑。三磷酸酯(2、3-二溴丙基)(TDBPP)對滌綸阻燃有一定效果,但有致癌作用。美國莫倍爾公司(Mobilchemco)推出一種Antiblaze19T阻燃劑,適于100%滌綸織物,效果較好,毒性不大。國內
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常州
化工研究所制造的FRC-1即屬同類產品,常州針織總廠、上海針織廠用該阻燃劑生產純滌綸針織品。此外對含溴、銻化合物的整理劑如十溴聯苯醚、六溴環十二烷、三氧化二銻、五氧化二銻等都進行了研究,在工作液中添加粘合劑,將阻燃劑粘合于織物上。
但總的來說,整理織物阻燃性尚可,但手感硬,有
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白霜
現象、色變等,整理液的穩定性也不好。主要原因是阻燃劑粒度大,
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易聚
沉,且對纖維吸附性差。據國外介紹,粒子大小在15~20nm,則阻燃效果可提高3倍,手感柔軟,耐洗性也好。國內對滌綸織物進行研究的有﹕常州化工研究所、常州針織總廠、常熟緯編總廠、遼寧市經編廠、
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中國紡織大學
、青大紡織服裝學院、
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石家莊
紡織經編廠等。
國內相關的法規
阻燃劑又可稱是一種法律產品,相關法律法規的出臺將使所有阻燃劑的使用有章可循。只要遵守這些規定,并采取有效的防范措施,阻燃劑就不會對環境產生負面效應。同時,全面開展對新研發的阻燃劑進行安全性研究和評估工作,以保證其生產和使用的安全。
中國最新的GB20826《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標識》。明確了公共場所用阻燃制品及組件的定義及分類、燃燒性能要求及標識等內容,規定了公共場所使用的建筑制品、鋪地材料、電線電纜、插座、開關、燈具、家電外殼等塑料制品以及座椅、沙發、床墊中使用的保溫隔熱層及泡沫塑料的燃燒性能,提出了相應的阻燃標準等級要求。已于2007年3月1日實施《阻燃制品標識管理辦法(實行)》是根據《中華人民共和國消防法》和《中華人民共和國質量法》制定的,共有十三條內容構成。該辦法中稱阻燃制品是由阻燃材料制成的產品及多種產品的組合,包括阻燃建筑制品、阻燃織物、阻燃塑料/橡膠、阻燃泡沫塑料、阻燃家具及組件和阻燃電線電纜等。阻燃制品標識是指表明阻燃制品及組件的燃燒性能已按照有關規定經檢驗合格的標志。已于2007年5月1日實施。
另外《建筑材料及制品燃燒性能分級》的中華人民共和國的GB8624-1997被GB8624-2006取代。
隨著中國各種法規的逐步健全,阻燃行業前景看好,這表明人民生活的提高要求生活在更安全、可靠的環境中,也是和諧社會的一個標志。阻燃行業、阻燃劑生產的更大發展指日可待。
四溴雙酚A通過歐盟風險評估
1.四溴雙酚A及其應用
四溴雙酚A是75種溴化阻燃劑之一,是目前產量最大的溴化阻燃劑,主要用于電子電氣產品。四溴雙酚A是印刷線路板(Pr
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