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阻燃剂的发展

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-04-23   浏览次数:689  分享到: 分享到腾讯微博
近代阻燃剂的发展经历了氯化石蜡/氧化锑阻燃系统、反应型阻燃剂、添加型阻燃剂、膨胀型阻燃剂、无卤阻燃剂、本质阻燃高聚物及聚合物/无机物纳米复合材料等几个阶段。

1820年,GayLussac在研究了多种具有阻燃性能的化合物后,发现某些铵盐及它们与硼砂的混合物可阻燃纤维素。1913
WPerkin采用锡酸盐(或钨酸盐)及硫酸铵处理织物,使织物获得了较耐久的阻燃性能。1930年,人们发现了卤系阻燃剂(如氯化石蜡)与氧化锑的协同阻燃效应。这三项重要的成果被誉为阻燃技术的三个划时代的里程碑,它们奠定了现代阻燃化学的基础。

 

三大合成材料广泛地应用于国民经济各个部门和人民生活的各个方面后,导致火灾日益频繁。所以白20世纪60年代起,一些工业发达国家即开始通过一些制造商的自愿行为和国家专门的立法,改善许多材料的阻燃性能,以降低火灾危害性。例如,目前美国及世界上很多其他国家,规定用作电视机外壳的HIPS必须达到UL94 V-0阻燃级,用作其他很多视听设备的HIPS必须达到UL94 V-2阻燃级。

 

近代阻燃剂的发展经历了氯化石蜡/氧化锑阻燃系统、反应型阻燃剂、添加型阻燃剂、膨胀型阻燃剂、无卤阻燃剂、本质阻燃高聚物及聚合物/无机物纳米复合材料等几个阶段。

 

第二次世界大战期间,氯化石蜡/氧化锑系统也成功地被用于聚氯乙烯和不饱和聚酯,它们都在第二次世界大战期间得到应用。但将氯化石蜡作为不饱和聚醋的阻燃剂时,不仅恶化了不饱和聚醋层压板的物理性能,而且氯化石蜡易渗出,导致材料阻燃性的降低甚至消失。人们很快认识到,反应型阻燃剂对不饱和聚醇可能更适合,它能赋予材料永久的阻燃性。美国在20世纪50年代开发了含反应型阻燃剂(海特酸)的阻燃聚酯,随后又研制了多种反应型阻燃剂,如四溴()邻苯二甲酸酐、氯代苯乙烯、二溴苯乙烯、三溴苯乙烯、三溴苯酚、四溴()双酚A、含溴多元醇、丙烯酸五溴苄酯、五溴苄基溴、含磷多元醇等,它们可应用于一系列缩聚高分子化合物。

 

由于氯化石蜡和反应型阻燃剂会使热塑性塑料的结晶性在加工过程中降低或被破坏,因此在20世纪60年代中期,人们陆续开发了很多阻燃效率高的溴系阻燃剂。从那时以来,添加型阻燃剂一直是阻燃领域的主力军,其耗量占有机阻燃剂85%左右。最重要的添加型阻燃剂是溴系阻燃剂,其次是氯系和磷系阻燃剂.广泛使用的添加型无机阻燃剂是氢氧化物,其中用量最大的是三水合氧化铝。

 

20世纪80年代,一种新的阻燃系统---用于塑料的膨胀型阻燃剂(IFR)问世。IFR能催化裂解高聚物骨架为炭层,或本身含有碳组分。采用IFR,不仅可使材料达到一定阻燃级别,而且可减少材料燃烧时放出的烟量及消除卤化氢。20多年来,IFR由于顺应环境要求而得到迅速发展。

 

1986年起,卤系阻燃剂遇到了Dioxin问题的困扰。基于保护生态环境和人类健康出发,阻燃剂无卤化的呼声日高。另外,从20世纪80年代末或90年代初至今,欧盟一些国家对一些含卤阻燃剂进行了危害性评估,很多已得出评估结果,根据这些评估结果,五溴二苯醚及八溴二苯醚于几年前已被禁用。十溴二苯醚于2005年系作为ROHS指令的例外处理而允许继续使用,但此例外于200841被欧洲法院以程序有误而被否决。不过,溴系阻燃剂的一些可贵的优点不会轻易为用户所放弃,所以很多溴系阻燃剂及其阻燃的高聚物估计在一定时期内仍将继续使用。从长远发展来看,阻燃高分子材料应向低毒、低烟、无卤化的方向发展。

 

阻燃领域内另一个新成就是新型本质阻燃聚合物和聚合物/无机物纳米复合材料的开发。所谓本质阻燃高聚物,是指那些由于特有化学结构而本身具有良好阻燃性的高聚物。近年来人们研制了一些新的本质阻燃高聚物,如芳香族酰胺一酰亚胺聚合物及含DOPO(910二氢一9一氧一10一磷杂菲一10一氧化物)及其衍生物的本质阻燃高聚物(如环氧树脂及线型聚酯,其中有些已得到应用)

 

聚合物/无机物纳米复合材料是20世纪80年代后期才出现的,这类材料阻燃性的最大特点是燃烧时的释热速度及质量损失速度可大幅度(30%~70)降低,但对极限氧指数及UL94阻燃性则改善不多。如在其中加入常规阻燃剂,则可能既满足材料全面的阻燃性,又能使材料具有较优的其他综合性能,很有发展前景。目前,聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料已商品化。

 

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