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阻燃材料包括有機阻燃材料以及無機阻燃材料,當(dāng)前的阻燃材料是添加阻燃劑之后的能夠?qū)崿F(xiàn)阻燃效果的材料。一般來講,阻燃劑種類多樣,分有機阻燃劑以及無機阻燃劑,有機阻燃劑阻燃效果好,添加劑比較少。不過有機阻燃劑在燃燒中存在發(fā)煙量大以及釋放有毒氣體的弊端。無機材料具有無毒、無煙、不揮發(fā)以及價格便宜等優(yōu)點,不過其中存在大量添加劑。
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國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
阻燃劑是高分子合成材料助推劑,利用阻燃劑可以對高分子材料進(jìn)行阻燃處理,從而避免材料燃燒以及阻止火勢蔓延,促使合成材料具有消煙性、自熄性以及難燃性。
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常用阻燃劑優(yōu)缺點分析
近幾年,隨著塑料產(chǎn)品產(chǎn)量的增加以及安全標(biāo)準(zhǔn)提高,阻燃材料應(yīng)用更加廣泛,一般來講,阻燃材料可以分為有機阻燃材料以及無機阻燃材料。其中,有機阻燃材料主要是鹵素添加劑,無機材料不但具有一定阻燃效果,而且產(chǎn)生氯化氫以及阻止發(fā)煙。此外,無機阻燃材料無毒、無腐蝕性以及價格便宜。美國、日本等國家的無機阻燃材料消費超過60%,然而,我國的無機阻燃材料消費只有不到10%。
2.1 鹵系阻燃
鹵系阻燃劑不但產(chǎn)量最大,而且應(yīng)用最為廣泛。添加了該阻燃劑的材料在燃燒過程中可以釋放鹵化氫,并且獲得自由基,從而阻止傳遞燃燒鏈,進(jìn)而生成活性低的自由基減緩燃燒。鹵素阻燃劑一般應(yīng)用在熱塑性材料以及熱固性材料中,不僅與高分子材料的兼容性較好,而且使用方便,因此受到市場歡迎,廣泛應(yīng)用于汽車、包裝、紡織等行業(yè)中。
2.2 磷系阻燃劑
無機磷系阻燃劑主要包括磷酸鹽、紅磷等,應(yīng)用比較廣泛的是紅磷,紅磷屬于較好的阻燃劑,但在實際應(yīng)用中,紅磷阻燃劑材料容易氧化并且釋放有害劇毒氣體,燃燒產(chǎn)生粉塵容易導(dǎo)致爆炸,在樹脂混煉以及模塑加工中存在一定的危險性,因此,磷系阻燃材料受到一定使用限制。經(jīng)過改進(jìn)的紅磷阻燃劑是在其中加入金屬氫氧化物,一定程度上解決了高分子材料毒性問題。
2.3 氮系阻燃劑
常用品種有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)等,往往需加入?yún)f(xié)同劑,氮/磷為最常用的協(xié)同阻燃體系,主要用于PA、PU、PO、PET、PS、PVC等樹脂中。
三聚氰胺氰尿酸鹽是一種含氮的無鹵環(huán)保型阻燃劑,特別適合于不加填料的PA6和PA66,具有粉末狀和顆粒狀兩種形式。當(dāng)用該產(chǎn)品阻燃的聚酰胺泡沫燃燒時,形成的碳泡沫層對聚合物起保護(hù)作用,絕熱隔氧。
2.4 金屬氧化物阻燃劑
金屬氧化物阻燃劑主要是把具有本質(zhì)阻燃性的無機元素以單質(zhì)或化合物的形式添加到被阻燃的基材中,以物理分散狀態(tài)與高聚物充分混合,在氣相或凝聚相通過化學(xué)或物理變化起到阻燃作用。
氫氧化鋁是無機氫氧化物銷售最多的阻燃劑,主要用于加工溫度在200℃以下的人造橡膠、熱固性樹脂及熱塑性塑料。氫氧化鋁阻燃的塑料在火焰中發(fā)煙性較小是一個突出的優(yōu)點。
氫氧化鎂是一種熱穩(wěn)定性更好的無機阻燃劑,超過300℃仍然穩(wěn)定,廣泛用于許多人造橡膠、樹脂、包括工程塑料及其他在高溫加工下的樹脂。在聚合物體系中起到阻燃、消煙的作用。與ATH復(fù)合使用,互為補充,其阻燃效果比單獨使用更好。
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阻燃劑未來發(fā)展趨勢
近10年來,我國阻燃劑的增長率保持在15%~20%,目前年消費量在57萬噸左右,2019年我國阻燃劑的消費量將增加到84萬噸左右。盡管我國阻燃劑的消費總量高于世界平均水平,但從比例上看,我國阻燃材料的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平,與歐美發(fā)達(dá)國家的差距更大。