阻燃劑的基本知識
阻燃劑的基本概念和要求
n 阻燃劑：能夠阻止或延緩高分子材料燃燒,增加其耐燃性的物質(zhì)
n 理想的阻燃劑除了阻燃性能外，還應(yīng)有以下的要求
n 與塑料相容性好
n 不嚴(yán)重改變樹脂的物理性能
n 有良好的光穩(wěn)定性
n 價格便宜
n 不腐蝕塑料加工設(shè)備
n 不產(chǎn)生有毒粉塵、煙塵和氣味
阻燃基本機理
n 干擾火焰中的燃燒化學(xué)，抑制反應(yīng)中起增長作用的自由基。
n 固相中中止聚合物的熱分解和組織固相釋放出可燃性氣體。
n 中斷熱交換，將聚合物燃燒產(chǎn)生的熱量帶走而不反饋到聚合物上，使聚合物不再持續(xù)分解。
n 加快聚合物的成炭速率，促使聚合物交聯(lián)，或者發(fā)生反應(yīng)形成一層涂層，防止下層聚合物進(jìn)一步裂解和燃燒。
阻燃性能測定
美國保險業(yè)實驗室UL-94燃燒試驗
127mm，寬12.7m的試樣垂直懸掛，試樣上端(6.4mm的地方)用支架上的夾具夾住，試樣下端距燈嘴9.5mm，距干燥醫(yī)用脫脂棉球305mm，試樣先用本生燈(19mm高的藍(lán)色火焰)第一次灼燒10秒，在試樣自熄后，再第二次燒10秒，每一次試驗應(yīng)檢測5個試樣，并按下述標(biāo)準(zhǔn)分級。
阻燃性能分級
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V-0級 |
V-1級 |
V-2級 |
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明燃時間＜10秒 |
明燃時間＜30秒 |
明燃時間＜30秒 |
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明燃總時間(10次點燃)≤50秒 |
明燃總時間(10次點燃)≤250秒 |
明燃總時間(10次點燃)≤250秒 |
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無熔滴引燃脫脂棉 |
無熔滴引燃脫脂棉 |
允許熔滴引燃脫脂棉 |
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試樣不燃至夾具 |
試樣不燃至夾具 |
試樣不燃至夾具 |
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點火源移走后，陰燃時間≤30秒 |
點火源移走后，陰燃時間≤60秒 |
點火源移走后，陰燃時間≤60秒 |
阻燃劑種類介紹
阻燃劑的發(fā)展
阻燃劑種類及其基本特點
n 鹵素系： 燃燒后環(huán)境污染大，逐漸被限制使用
n 有機磷系：添加量大，一般為10%～30%，多數(shù)分解溫度比 較低，易腐蝕模具，有些還會影響樹脂的沖擊強度
n 磺酸鹽系：添加量少，阻燃效率高，但要滿足更高的阻燃要 求則需和其他阻燃劑復(fù)配使用
n 硅系： 高效、無煙、低毒、對環(huán)境友好，但成本高，常與 其他阻燃劑復(fù)合使用
磺酸鹽系阻燃劑概述
n 磺酸鹽系阻燃劑的阻燃機理
在PC中，燃燒時能促進(jìn)CO2和H2O的釋放，促進(jìn)酚類物質(zhì)的生成，促進(jìn)脂肪族和芳香族化合物的產(chǎn)生，加快PC分子的成炭速率，促使聚合物分子交聯(lián)。
n 磺酸鹽系阻燃劑分類
苯磺�；交撬徕�(KSS)
n 全氟丁基磺酸鉀(PPFBS)
n 2,4,5－三氯苯磺酸鈉(STB)
n 磺酸鹽系阻燃劑的特點及其在PC中的應(yīng)用
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產(chǎn)品 |
苯磺酰基苯磺酸鉀 (KSS) |
全氟丁基磺酸鉀 (PPFBS) |
2,4,5－三氯苯磺酸鈉 (STB) |
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應(yīng)用 |
KSS使用較廣泛，它不含鹵素，環(huán)保經(jīng)濟(jì)。添加0.05%~0.1%即可使PC的氧指數(shù)從27％提高到37％左右，且不會影響PC的透明性。不足之處是單獨使用不能滿足更高的阻燃要求，如不能使薄壁制件(厚度≤2.5mm)的阻燃性達(dá)到UL-94 V-0級。實際應(yīng)用時，常與聚硅氧烷復(fù)配使用．此外若同時再加入少量含氟聚合物可使材料阻燃性更佳。 |
在PC中添0.06%~0.1%即可使材料阻燃性能達(dá)到UL-94 V-0 (3.2mm)。需注意的是用量如超過0.1% ，不但不能提高材料的阻燃性能且會影響PC的透明性。為滿足更高的阻燃要求。通常可加入少量硅氧烷進(jìn)行復(fù)配．硅氧烷的用量為配方總量的0.02%～0.3%時即可使1.6mm厚樣條阻燃性達(dá)到UL-94 V-0級。 |
常用于阻燃不透明PC材料，其阻燃效果好，在PC中添加0.1%的STB，氧指數(shù)即可達(dá)25%~35% ．阻燃級可達(dá)UL-94 V-0級。STB也可與其他阻燃劑混合協(xié)同使用。當(dāng)單獨使用時，整個體系中鹵元素含量低于0.15%，在有些規(guī)定中被劃入無鹵材料內(nèi)。 |
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供應(yīng)商 |
Sloss |
3M, Bayer, Miteni |
Sloss |
硅系阻燃劑(硅氧烷)的阻燃機理
通過生成裂解炭層和提高炭層的抗氧化性來提高阻燃效果。以聚硅氧烷阻燃的高分子材料，聚硅氧烷多半會遷移到材料表面。一旦燃燒，就會形成硅氧烷特有的－Si－O－鍵和(或)－Si－C－鍵的無機隔氧絕熱保護(hù)層，這既阻止了燃燒分解物外逸，又抑制了高分子材料的熱分解，達(dá)到阻燃、低煙、低毒的目的。
硅系阻燃劑分類
n 有機硅系：聚硅氧烷，包括硅油、硅樹脂、硅橡膠及其多種硅 氧烷共聚物
n 無機硅系：硅酸鹽、硅膠、滑石粉等
n 硅系阻燃劑的特點：高效、無毒、低煙、防滴落、無污染
一些硅系阻燃劑的應(yīng)用
n GE公司SFR-100，SF-1000
n Dow corning D.C.RM系列硅樹脂微粉阻燃劑，在適用的塑料中添加0.1%～1.0%，就可改善材料的加工性；添加1%～8%即可得到發(fā)煙量、放熱量、CO產(chǎn)生量均低的阻燃材料
n 日本NEC等公司共同開發(fā)的帶有芳香基的、含支鏈結(jié)構(gòu)的特種聚硅氧烷。在一些高聚物(如PC)中分散性良好，不易遷移，對PC/ABS合金不但具有高效阻燃性。而且能大幅度提高材料的沖擊強度。同時。材料的耐熱性、成型性及再循環(huán)加工性俱佳。
