無(wú)鹵阻燃劑的阻燃機理及應用問(wèn)題集錦
- 發(fā)布時(shí)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(wú)鹵阻燃劑中加入一些填料，如碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉等，發(fā)現會(huì )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(zhì)；
（3）氣源：提供體系膨脹發(fā)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(fā)泡劑(如三聚氰胺),它們是通過(guò)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(zhì))下,有酸源產(chǎn)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(jìn)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(jìn)行;
③體系在酯化反應前或酯化反應過(guò)程中熔化;
④反應過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸氣和氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于溶融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡。與此同時(shí),多元醇和酯脫水炭化,形成無(wú)機物及炭殘余物,且體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡;
⑤反應接近完成時(shí),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(guò)水槽的時(shí)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(guò)螺桿機出口的時(shí)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(kāi)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(wú)鹵阻燃劑用于玻纖PP為什么效果會(huì )變差？
一般來(lái)說(shuō)隨PP量的減少，阻燃劑量的增加，材料的阻燃效果會(huì )越來(lái)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(huì )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(gè)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(wú)鹵阻燃劑加入填料或其它物質(zhì)后為什么會(huì )失去阻燃效果？
不少人為了降低成本，在磷-氮系膨脹型無(wú)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(fā)現會(huì )失去阻燃效果。是因為上述填料的加入，改變了酯化反應過(guò)程，酸源會(huì )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(huì )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(gè)體系變相加入了上述提到的填充，使這個(gè)體系失去了阻燃效果。
7、為什么用一些磷-氮系阻燃劑生產(chǎn)的PP放置一段時(shí)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(zhì)析出的肯定為上述的一種或者幾種物質(zhì)水溶性比較好，與塑料的相容性變差，在加工的時(shí)候，材料與上述粉體依靠螺桿機的強烈機械作用力分散開(kāi)來(lái)，而放置一段時(shí)間后，由于分子間不斷運動(dòng)，極性不同的物質(zhì)慢慢就會(huì )分開(kāi)，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(shí)會(huì )出現發(fā)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(huà)，很容易出現上述情況。所以一般來(lái)說(shuō)，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(jìn)行。同時(shí)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(guò)熱使實(shí)際溫度超過(guò)阻燃劑的起始分解溫度。
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