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阻燃劑的發展

放大字體  縮小字體 發布日期:2010-04-23   瀏覽次數:689  分享到: 分享到騰訊微博
近代阻燃劑的發展經歷了氯化石蠟/氧化銻阻燃系統、反應型阻燃劑、添加型阻燃劑、膨脹型阻燃劑、無鹵阻燃劑、本質阻燃高聚物及聚合物/無機物納米復合材料等幾個階段。

1820年,GayLussac在研究了多種具有阻燃性能的化合物后,發現某些銨鹽及它們與硼砂的混合物可阻燃纖維素。1913
WPerkin采用錫酸鹽(或鎢酸鹽)及硫酸銨處理織物,使織物獲得了較耐久的阻燃性能。1930年,人們發現了鹵系阻燃劑(如氯化石蠟)與氧化銻的協同阻燃效應。這三項重要的成果被譽為阻燃技術的三個劃時代的里程碑,它們奠定了現代阻燃化學的基礎。

 

三大合成材料廣泛地應用于國民經濟各個部門和人民生活的各個方面后,導致火災日益頻繁。所以白20世紀60年代起,一些工業發達國家即開始通過一些制造商的自愿行為和國家專門的立法,改善許多材料的阻燃性能,以降低火災危害性。例如,目前美國及世界上很多其他國家,規定用作電視機外殼的HIPS必須達到UL94 V-0阻燃級,用作其他很多視聽設備的HIPS必須達到UL94 V-2阻燃級。

 

近代阻燃劑的發展經歷了氯化石蠟/氧化銻阻燃系統、反應型阻燃劑、添加型阻燃劑、膨脹型阻燃劑、無鹵阻燃劑、本質阻燃高聚物及聚合物/無機物納米復合材料等幾個階段。

 

第二次世界大戰期間,氯化石蠟/氧化銻系統也成功地被用于聚氯乙烯和不飽和聚酯,它們都在第二次世界大戰期間得到應用。但將氯化石蠟作為不飽和聚醋的阻燃劑時,不僅惡化了不飽和聚醋層壓板的物理性能,而且氯化石蠟易滲出,導致材料阻燃性的降低甚至消失。人們很快認識到,反應型阻燃劑對不飽和聚醇可能更適合,它能賦予材料永久的阻燃性。美國在20世紀50年代開發了含反應型阻燃劑(海特酸)的阻燃聚酯,隨后又研制了多種反應型阻燃劑,如四溴()鄰苯二甲酸酐、氯代苯乙烯、二溴苯乙烯、三溴苯乙烯、三溴苯酚、四溴()雙酚A、含溴多元醇、丙烯酸五溴芐酯、五溴芐基溴、含磷多元醇等,它們可應用于一系列縮聚高分子化合物。

 

由于氯化石蠟和反應型阻燃劑會使熱塑性塑料的結晶性在加工過程中降低或被破壞,因此在20世紀60年代中期,人們陸續開發了很多阻燃效率高的溴系阻燃劑。從那時以來,添加型阻燃劑一直是阻燃領域的主力軍,其耗量占有機阻燃劑85%左右。最重要的添加型阻燃劑是溴系阻燃劑,其次是氯系和磷系阻燃劑.廣泛使用的添加型無機阻燃劑是氫氧化物,其中用量最大的是三水合氧化鋁。

 

20世紀80年代,一種新的阻燃系統---用于塑料的膨脹型阻燃劑(IFR)問世。IFR能催化裂解高聚物骨架為炭層,或本身含有碳組分。采用IFR,不僅可使材料達到一定阻燃級別,而且可減少材料燃燒時放出的煙量及消除鹵化氫。20多年來,IFR由于順應環境要求而得到迅速發展。

 

1986年起,鹵系阻燃劑遇到了Dioxin問題的困擾?;诒Wo生態環境和人類健康出發,阻燃劑無鹵化的呼聲日高。另外,從20世紀80年代末或90年代初至今,歐盟一些國家對一些含鹵阻燃劑進行了危害性評估,很多已得出評估結果,根據這些評估結果,五溴二苯醚及八溴二苯醚于幾年前已被禁用。十溴二苯醚于2005年系作為ROHS指令的例外處理而允許繼續使用,但此例外于200841被歐洲法院以程序有誤而被否決。不過,溴系阻燃劑的一些可貴的優點不會輕易為用戶所放棄,所以很多溴系阻燃劑及其阻燃的高聚物估計在一定時期內仍將繼續使用。從長遠發展來看,阻燃高分子材料應向低毒、低煙、無鹵化的方向發展。

 

阻燃領域內另一個新成就是新型本質阻燃聚合物和聚合物/無機物納米復合材料的開發。所謂本質阻燃高聚物,是指那些由于特有化學結構而本身具有良好阻燃性的高聚物。近年來人們研制了一些新的本質阻燃高聚物,如芳香族酰胺一酰亞胺聚合物及含DOPO(9,10二氫一9一氧一10一磷雜菲一10一氧化物)及其衍生物的本質阻燃高聚物(如環氧樹脂及線型聚酯,其中有些已得到應用)。

 

聚合物/無機物納米復合材料是20世紀80年代后期才出現的,這類材料阻燃性的最大特點是燃燒時的釋熱速度及質量損失速度可大幅度(30%~70)降低,但對極限氧指數及UL94阻燃性則改善不多。如在其中加入常規阻燃劑,則可能既滿足材料全面的阻燃性,又能使材料具有較優的其他綜合性能,很有發展前景。目前,聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料已商品化。

 

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