無鹵阻燃劑的阻燃機理及應用問題集錦
- 發布時間：2019-08-22 08-22 15:57 作者：康阜新材料
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有人為了降低成本，在磷-氮系膨脹型無鹵阻燃劑中加入一些填料，如碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉等，發現會失去阻燃效果。
1、磷-氮系膨脹型阻燃劑由三部分組成。
（1）酸源：提供酯化反應所需的酸；
（2）碳源：提供酯化反應所需的羥基或者其它基團的物質；
（3）氣源：提供體系膨脹發泡所需要的氣體。
2、磷-氮系膨脹型阻燃劑的阻燃機理
一般包括三部分,即碳源(常為多羥基化合物,如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸銨,即APP)及發泡劑(如三聚氰胺),它們是通過下述相互作用而形成炭層的：
①在較低溫度(150℃左右,具體溫度取決于酸源和其他組分的性質)下,有酸源產生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸;
②在稍高于釋放酸的溫度下,酸與多元醇(碳源)進行酯化法反應,而體系中的胺則作為此酯化反應的催化劑,加速反應進行;
③體系在酯化反應前或酯化反應過程中熔化;
④反應過程中產生的水蒸氣和氣源產生的不燃性氣體使已處于溶融狀態的體系膨脹發泡。與此同時,多元醇和酯脫水炭化,形成無機物及炭殘余物,且體系進一步膨脹發泡;
⑤反應接近完成時,體系膠化和固化,最后形成多孔泡沫炭層。
3、為什么某些磷-氮系阻燃劑擠出過水槽的時候條子容易粘水滑手？
條子容易粘水滑手是由于阻燃劑的部分組份水溶性比較好，通過螺桿機出口的時候，溫度比較高的條子接觸到冷水槽，粉體容易析出，所以阻燃劑里面成份必須是難溶于水的。
4、為什么不同的PP加入相同的份數阻燃劑存在阻燃效率的差異？
由于PP基體的不同，如均聚PP和共聚PP，由于其內部烯烴含量的不同，這是因為共聚PP里面有PE側鏈，PP中的H原子比PE中活性大；PP比PE燃燒熱小，與阻燃劑一開始共同起作用，PE分解溫度高，后面才起作用；PP基材分解溫度在227-247度之間，而PE在335-450度之間，阻燃劑分解溫度在260度，PP與阻燃劑匹配性更好。
5、磷-氮系膨脹型無鹵阻燃劑用于玻纖PP為什么效果會變差？
一般來說隨PP量的減少，阻燃劑量的增加，材料的阻燃效果會越來越好，為什么在玻纖里面PP相對減少（加入了玻纖），阻燃劑份數不變，而阻燃會變差了甚至不阻燃，這主要是由于玻纖的加入破壞了磷-氮膨脹體系的阻燃機制，玻纖分布于塑料的各個地方，對于炭層的閉合有很大的破壞作用，以至于不能隔絕氧氣而達到阻燃的效果。
6、磷-氮系膨脹型無鹵阻燃劑加入填料或其它物質后為什么會失去阻燃效果？
不少人為了降低成本，在磷-氮系膨脹型無鹵阻燃劑中加入一些填料，如碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉、氫氧化鎂等，發現會失去阻燃效果。是因為上述填料的加入，改變了酯化反應過程，酸源會部分的與上述填料反應，并且上述的填料在材料的表面破壞了碳層的形成，導致了機制的失效。
同樣道理，加入某些炭黑、色粉也會導致阻燃效果失去。所以一些回收PP料可能是部分填充PP回收的，加入到新料中，導致這個體系變相加入了上述提到的填充，使這個體系失去了阻燃效果。
7、為什么用一些磷-氮系阻燃劑生產的PP放置一段時間后（幾十天），表面有油狀物或者粉狀物析出？
如同我們提到的阻燃劑組成由碳源、酸源和氣源組成，造成有物質析出的肯定為上述的一種或者幾種物質水溶性比較好，與塑料的相容性變差，在加工的時候，材料與上述粉體依靠螺桿機的強烈機械作用力分散開來，而放置一段時間后，由于分子間不斷運動，極性不同的物質慢慢就會分開，上述粉體慢慢的從材料的內部析出到表面。
8、為什么某些磷-氮系阻燃劑在PP加工時會出現發泡或者顏色變灰的情況？
任何阻燃劑都有其起始分解溫度，如果阻燃劑本身的分解溫度僅僅與材料的溶化溫度接近的話，很容易出現上述情況。所以一般來說，阻燃劑的起始分解溫度至少要比材料塑化加工的溫度要高50度以上，這樣才能保證加工的順利進行。同時也必須控制好螺桿組合與加工條件，避免螺桿機內部因剪切過熱使實際溫度超過阻燃劑的起始分解溫度。
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