阻燃劑的發(fā)展及其在阻燃塑料中的應(yīng)用

黃傳友（貴州盤江煤電多種經(jīng)營(yíng)開發(fā)有限公司，貴州　盤縣　553500）

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阻燃劑的發(fā)展及其在阻燃塑料中的應(yīng)用

黃傳友（貴州盤江煤電多種經(jīng)營(yíng)開發(fā)有限公司，貴州盤縣553500）

新時(shí)期國(guó)家對(duì)阻燃技術(shù)提出新標(biāo)準(zhǔn)，要求阻燃劑性能必須達(dá)到火災(zāi)防御指標(biāo)，進(jìn)一步抑制各類因素產(chǎn)生的火災(zāi)事故。作為阻燃塑料的主要構(gòu)成元素，將阻燃劑用于塑料生產(chǎn)與加工，可大大降低塑料制品的可燃性，提高塑料產(chǎn)品的綜合阻燃性能。鑒于阻燃劑在阻燃聚丙烯（PT）中的應(yīng)用價(jià)值，本文對(duì)常見阻燃劑及阻燃機(jī)理進(jìn)行分析，為阻燃塑料研發(fā)與生產(chǎn)提供了指導(dǎo)依據(jù)。

阻燃劑；阻燃塑料；材料分析；應(yīng)用

“火災(zāi)”是引起安全事故的主要原因，這與燃燒體的可燃性密切相關(guān)，解決火災(zāi)事故必須重視可燃體的材料結(jié)構(gòu)性能?；诨ぜ夹g(shù)快速發(fā)展趨勢(shì)下，對(duì)阻燃劑材料分子結(jié)構(gòu)有了更深的認(rèn)識(shí)，如何利用阻燃劑研發(fā)出高性能阻燃塑料，這是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)技術(shù)研究重點(diǎn)?？筛鶕?jù)阻燃劑防火特性，研發(fā)出新型阻燃塑料，大大降低了火災(zāi)事故的發(fā)生率，創(chuàng)造更加安全可靠的塑料使用環(huán)境。

1　阻燃劑發(fā)展現(xiàn)狀

阻燃劑是一種阻礙燃燒反應(yīng)的分子材料，其在使用過(guò)程中可降低聚合物的易燃性，使其在特定條件下難以燃燒，本質(zhì)上是一種難燃性的功能性助劑，按照高分子材料的燃阻燃要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與研發(fā)。當(dāng)前，我國(guó)阻燃劑品種及類型呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，從使用角度來(lái)說(shuō)，主要包括：添加型阻燃劑、反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑是利用機(jī)械法進(jìn)行混合處理，將阻燃劑加入到聚合物中，讓聚合物的阻燃性能得到改善，形成更加穩(wěn)定的阻燃性能，又可分為郵寄阻燃劑、無(wú)機(jī)阻燃劑等兩種。反應(yīng)型阻燃劑是在特殊反應(yīng)條件下，利用單體參加聚合反應(yīng)條件，讓聚合物本身形成某種含量的阻燃成分，進(jìn)而起到了一定的阻燃效果，這類阻燃劑不會(huì)影響到聚合物材料的本質(zhì)性能，可持續(xù)發(fā)揮出阻燃性能，適用于多個(gè)設(shè)備及防火區(qū)域。

2　阻燃PT材料類型

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。阻燃聚丙烯材料可分為以下五類：鹵-銻體系聚丙烯，即氣相阻燃機(jī)理。用含溴烷基磷酸酯來(lái)處理PP的聚丙烯。這類阻燃劑兼有PBr協(xié)同效應(yīng)，使阻燃效果顯著，同時(shí)還能改善PP的流變性及加工性能，對(duì)PP的物理機(jī)械性能影響也小。從80年代起，我國(guó)阻燃劑生產(chǎn)與使用得到了普及推廣，成為火災(zāi)防御工程中必須考慮的材料因素。例如，化學(xué)建材、航空設(shè)備、日用家居、建筑裝修；煤礦區(qū)、油田開采區(qū)、森林保護(hù)區(qū)等，均可適用阻燃劑作為防火的第一道措施，助推了阻燃劑、滅火器等產(chǎn)品的迅速發(fā)展。從目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)阻燃劑技術(shù)已經(jīng)達(dá)到僅次于增強(qiáng)劑的分高分子材料改性添加劑，這對(duì)化工材料結(jié)構(gòu)及應(yīng)用具有促進(jìn)意義，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)阻燃劑生存與消費(fèi)發(fā)展，使阻燃劑生產(chǎn)量、消費(fèi)量大幅度上升，尤其在電子電器、汽車研發(fā)等方面具有廣泛的安全性能。

3　阻燃劑在阻燃PT中的應(yīng)用機(jī)理

自2015年以來(lái)，我國(guó)對(duì)阻燃技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求更加嚴(yán)格，研究與開發(fā)阻燃劑也要從多個(gè)方面開展，這也推動(dòng)了阻燃劑市場(chǎng)不斷拓寬與發(fā)張。但是，由于技術(shù)條件限制，中國(guó)阻燃劑品種、性能、技術(shù)等均落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，尚未達(dá)到世界先進(jìn)水平。另一方面，阻燃技術(shù)水平落后，也為阻燃劑研究與發(fā)展創(chuàng)造了巨大的空間，在使用范圍內(nèi)改進(jìn)阻燃劑材料，促進(jìn)阻燃劑工業(yè)走向安全化、高效化、生態(tài)化等方向轉(zhuǎn)型，也是實(shí)現(xiàn)行業(yè)科技創(chuàng)新的有利因素。

3.1溴系阻燃劑

作為一項(xiàng)新產(chǎn)業(yè)，阻燃劑行業(yè)是國(guó)家倡導(dǎo)與扶持的，體現(xiàn)了行業(yè)在社會(huì)發(fā)展中的重要性。溴系阻燃劑在高聚物分解時(shí)，溴系阻燃劑也開始進(jìn)行分解，并能捕捉高分子材料降解反應(yīng)生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應(yīng)，同時(shí)釋放出的HBr本身是一種難燃?xì)怏w，這類氣體具有很高的密度，可持久覆蓋于材料表層，對(duì)塑料制品形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，進(jìn)而發(fā)揮出阻礙燃燒的功能，對(duì)火災(zāi)事故防御效果較好。

3.2磷-氮系阻燃劑

我國(guó)早已出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī)，對(duì)阻燃劑材料研發(fā)與設(shè)計(jì)提出標(biāo)準(zhǔn)，要求挖掘與利用阻燃材料，研制出具有廣泛阻燃性能的試劑，這對(duì)于防范火災(zāi)事故具有重要意義。磷-氮系阻燃劑又稱膨脹型阻燃劑，它不含鹵素，也不采用氧化銻為協(xié)效劑，含有這類阻燃劑的高聚物受熱時(shí)，會(huì)在塑料表面形成穩(wěn)定的碳質(zhì)泡沫層，對(duì)材料結(jié)構(gòu)起到了綜合保護(hù)，降低了各種阻燃材料的風(fēng)險(xiǎn)之處。

3.3磷系阻燃劑

近年來(lái)，高分子材料技術(shù)在國(guó)內(nèi)取得了發(fā)展成就，新材料普及使用背景下對(duì)火災(zāi)事故方法起到了關(guān)鍵作用。常用的有機(jī)磷系阻燃劑有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三（二甲苯）酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯類的特點(diǎn)是具有阻燃與增塑雙重功能。它可使阻燃劑實(shí)現(xiàn)無(wú)鹵化，增塑功能可使塑料成型時(shí)流動(dòng)加工性變好，可抑制燃燒后的殘余物，產(chǎn)生的毒性氣體和腐蝕性氣體比鹵系阻燃劑少。

3.4氫氧化鋁

阻燃劑可阻礙燃燒反應(yīng)發(fā)生，對(duì)保護(hù)生命安全、財(cái)產(chǎn)安全等發(fā)揮有利作用，對(duì)大小火災(zāi)事故的防御作用十分重要。Al （OH）3在添加量為40Wt%時(shí)，可顯著減緩PE、PP、PVC及AN等的熱分解速度，具有阻燃及降低發(fā)煙量的效果。添加量越多，其阻燃抑煙效果就越好，即高添加量才能獲適中的阻燃性，但會(huì)降低塑料制品的強(qiáng)度。

3.5氫氧化鎂

基于合成材料技術(shù)研究平臺(tái)下，對(duì)阻燃劑材料性能升級(jí)有了新方向，利用合成技術(shù)對(duì)阻燃劑分子模式進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化了阻燃劑的物理與化學(xué)性能，使其更加適用于多個(gè)領(lǐng)域。氫氧化鎂在340～490℃之間分解，吸熱量為187Cal/g。氫氧化鎂的起始分解溫度比水合氧化鋁高得多，熱穩(wěn)定性好，具有良好的阻燃及消煙效果，特別適宜于加工溫度較高的聚烯烴塑料。

4　未來(lái)阻燃PT研發(fā)與發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)有阻燃劑產(chǎn)品中，以郵寄阻燃劑為主要對(duì)象，屋及阻燃技術(shù)行位得到全面推廣，但具有廣告的市場(chǎng)潛力，是未來(lái)高分子材料研發(fā)重點(diǎn)。基于環(huán)保與安全保護(hù)準(zhǔn)則，對(duì)阻燃劑深入研發(fā)以構(gòu)建新的化學(xué)性能，這是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的目標(biāo)，才能給品種、性能、阻燃系數(shù)等方面展開研究工作，將會(huì)助推國(guó)內(nèi)阻燃劑進(jìn)一步規(guī)劃與發(fā)展。例如，無(wú)鹵化阻燃劑是未來(lái)研發(fā)的新對(duì)象，其可適用很小量的阻擾及，發(fā)揮出很高的阻燃率，對(duì)各類火災(zāi)事故防范性能十分優(yōu)越，對(duì)塑料產(chǎn)品的阻燃性能得到了廣泛認(rèn)可；抑煙化阻燃劑中，可在燃燒條件下抑制有毒氣體，減少氣體對(duì)人體造成的毒性危害；這些都是未來(lái)阻燃劑研究的新領(lǐng)域。

5　結(jié)論

總之，阻燃劑可降低聚合物的可燃性能，從多個(gè)方面抑制火災(zāi)事故發(fā)生，這是未來(lái)國(guó)內(nèi)化學(xué)材料研究與生產(chǎn)的新方向。結(jié)合阻燃機(jī)理及材料的不同類型，阻燃劑用于阻燃塑料中具有隔熱、隔氧、隔煙等功能，這些都是阻礙燃燒反應(yīng)的關(guān)鍵要素。隨著我國(guó)阻燃劑技術(shù)日趨城市，無(wú)論是有機(jī)阻燃劑或無(wú)機(jī)阻燃劑，均會(huì)在阻燃材料中得到更多的應(yīng)用。

［1］楊海洋，肖 鵬，胡炳環(huán).無(wú)鹵阻燃劑的研究進(jìn)展［J］.塑料工業(yè)，2015 （S1）.

［2］李玉芳，伍小明.塑料阻燃劑的研究開發(fā)進(jìn)展［J］.四川化工，2015 （02）.

［3］吳育良，王長(zhǎng)安，許 凱，陳鳴才.無(wú)鹵磷系阻燃聚合物研究進(jìn)展［J］.高分子通報(bào)，2015（06）.

［4］夏 俊，王良芥，羅和安.阻燃劑的發(fā)展現(xiàn)狀和開發(fā)動(dòng)向［J］.應(yīng)用化工，2015（01）.

［5］胡志鵬，楊 燕.塑料添加劑市場(chǎng)驚現(xiàn)六大熱門［J］.精細(xì)化工原料及中間體，2014（02）.

［6］謝興華，馮道全，何丕文.阻燃材料的綠色化初探［J］.淮南工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（02）.

黃傳友（1980-），男，漢族，貴州盤縣人，工程師，本科，專業(yè)為材料化學(xué)。

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2095-2066（2016）13-0252-02

2016-4-2