阻燃劑的發展及其在阻燃塑料中的應用

黃傳友（貴州盤江煤電多種經營開發有限公司，貴州　盤縣　553500）

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阻燃劑的發展及其在阻燃塑料中的應用

黃傳友（貴州盤江煤電多種經營開發有限公司，貴州盤縣553500）

新時期國家對阻燃技術提出新標準，要求阻燃劑性能必須達到火災防御指標，進一步抑制各類因素產生的火災事故。作為阻燃塑料的主要構成元素，將阻燃劑用于塑料生產與加工，可大大降低塑料制品的可燃性，提高塑料產品的綜合阻燃性能。鑒于阻燃劑在阻燃聚丙烯（PT）中的應用價值，本文對常見阻燃劑及阻燃機理進行分析，為阻燃塑料研發與生產提供了指導依據。

阻燃劑；阻燃塑料；材料分析；應用

“火災”是引起安全事故的主要原因，這與燃燒體的可燃性密切相關，解決火災事故必須重視可燃體的材料結構性能。基于化工技術快速發展趨勢下，對阻燃劑材料分子結構有了更深的認識，如何利用阻燃劑研發出高性能阻燃塑料，這是現代化學工業技術研究重點。可根據阻燃劑防火特性，研發出新型阻燃塑料，大大降低了火災事故的發生率，創造更加安全可靠的塑料使用環境。

1　阻燃劑發展現狀

阻燃劑是一種阻礙燃燒反應的分子材料，其在使用過程中可降低聚合物的易燃性，使其在特定條件下難以燃燒，本質上是一種難燃性的功能性助劑，按照高分子材料的燃阻燃要求進行設計與研發。當前，我國阻燃劑品種及類型呈現多樣化發展，從使用角度來說，主要包括：添加型阻燃劑、反應型阻燃劑。添加型阻燃劑是利用機械法進行混合處理，將阻燃劑加入到聚合物中，讓聚合物的阻燃性能得到改善，形成更加穩定的阻燃性能，又可分為郵寄阻燃劑、無機阻燃劑等兩種。反應型阻燃劑是在特殊反應條件下，利用單體參加聚合反應條件，讓聚合物本身形成某種含量的阻燃成分，進而起到了一定的阻燃效果，這類阻燃劑不會影響到聚合物材料的本質性能，可持續發揮出阻燃性能，適用于多個設備及防火區域。

2　阻燃PT材料類型

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。阻燃聚丙烯材料可分為以下五類：鹵-銻體系聚丙烯，即氣相阻燃機理。用含溴烷基磷酸酯來處理PP的聚丙烯。這類阻燃劑兼有PBr協同效應，使阻燃效果顯著，同時還能改善PP的流變性及加工性能，對PP的物理機械性能影響也小。從80年代起，我國阻燃劑生產與使用得到了普及推廣，成為火災防御工程中必須考慮的材料因素。例如，化學建材、航空設備、日用家居、建筑裝修；煤礦區、油田開采區、森林保護區等，均可適用阻燃劑作為防火的第一道措施，助推了阻燃劑、滅火器等產品的迅速發展。從目前來看，國內阻燃劑技術已經達到僅次于增強劑的分高分子材料改性添加劑，這對化工材料結構及應用具有促進意義，帶動了國內阻燃劑生存與消費發展，使阻燃劑生產量、消費量大幅度上升，尤其在電子電器、汽車研發等方面具有廣泛的安全性能。

3　阻燃劑在阻燃PT中的應用機理

自2015年以來，我國對阻燃技術標準要求更加嚴格，研究與開發阻燃劑也要從多個方面開展，這也推動了阻燃劑市場不斷拓寬與發張。但是，由于技術條件限制，中國阻燃劑品種、性能、技術等均落后于發達國家，尚未達到世界先進水平。另一方面，阻燃技術水平落后，也為阻燃劑研究與發展創造了巨大的空間，在使用范圍內改進阻燃劑材料，促進阻燃劑工業走向安全化、高效化、生態化等方向轉型，也是實現行業科技創新的有利因素。

3.1溴系阻燃劑

作為一項新產業，阻燃劑行業是國家倡導與扶持的，體現了行業在社會發展中的重要性。溴系阻燃劑在高聚物分解時，溴系阻燃劑也開始進行分解，并能捕捉高分子材料降解反應生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應，同時釋放出的HBr本身是一種難燃氣體，這類氣體具有很高的密度，可持久覆蓋于材料表層，對塑料制品形成穩定的保護膜，進而發揮出阻礙燃燒的功能，對火災事故防御效果較好。

3.2磷-氮系阻燃劑

我國早已出臺相關法律法規，對阻燃劑材料研發與設計提出標準，要求挖掘與利用阻燃材料，研制出具有廣泛阻燃性能的試劑，這對于防范火災事故具有重要意義。磷-氮系阻燃劑又稱膨脹型阻燃劑，它不含鹵素，也不采用氧化銻為協效劑，含有這類阻燃劑的高聚物受熱時，會在塑料表面形成穩定的碳質泡沫層，對材料結構起到了綜合保護，降低了各種阻燃材料的風險之處。

3.3磷系阻燃劑

近年來，高分子材料技術在國內取得了發展成就，新材料普及使用背景下對火災事故方法起到了關鍵作用。常用的有機磷系阻燃劑有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三（二甲苯）酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯類的特點是具有阻燃與增塑雙重功能。它可使阻燃劑實現無鹵化，增塑功能可使塑料成型時流動加工性變好，可抑制燃燒后的殘余物，產生的毒性氣體和腐蝕性氣體比鹵系阻燃劑少。

3.4氫氧化鋁

阻燃劑可阻礙燃燒反應發生，對保護生命安全、財產安全等發揮有利作用，對大小火災事故的防御作用十分重要。Al （OH）3在添加量為40Wt%時，可顯著減緩PE、PP、PVC及AN等的熱分解速度，具有阻燃及降低發煙量的效果。添加量越多，其阻燃抑煙效果就越好，即高添加量才能獲適中的阻燃性，但會降低塑料制品的強度。

3.5氫氧化鎂

基于合成材料技術研究平臺下，對阻燃劑材料性能升級有了新方向，利用合成技術對阻燃劑分子模式進行調整，優化了阻燃劑的物理與化學性能，使其更加適用于多個領域。氫氧化鎂在340～490℃之間分解，吸熱量為187Cal/g。氫氧化鎂的起始分解溫度比水合氧化鋁高得多，熱穩定性好，具有良好的阻燃及消煙效果，特別適宜于加工溫度較高的聚烯烴塑料。

4　未來阻燃PT研發與發展趨勢

現有阻燃劑產品中，以郵寄阻燃劑為主要對象，屋及阻燃技術行位得到全面推廣，但具有廣告的市場潛力，是未來高分子材料研發重點。基于環保與安全保護準則，對阻燃劑深入研發以構建新的化學性能，這是現代化學工業長期發展的目標，才能給品種、性能、阻燃系數等方面展開研究工作，將會助推國內阻燃劑進一步規劃與發展。例如，無鹵化阻燃劑是未來研發的新對象，其可適用很小量的阻擾及，發揮出很高的阻燃率，對各類火災事故防范性能十分優越，對塑料產品的阻燃性能得到了廣泛認可；抑煙化阻燃劑中，可在燃燒條件下抑制有毒氣體，減少氣體對人體造成的毒性危害；這些都是未來阻燃劑研究的新領域。

5　結論

總之，阻燃劑可降低聚合物的可燃性能，從多個方面抑制火災事故發生，這是未來國內化學材料研究與生產的新方向。結合阻燃機理及材料的不同類型，阻燃劑用于阻燃塑料中具有隔熱、隔氧、隔煙等功能，這些都是阻礙燃燒反應的關鍵要素。隨著我國阻燃劑技術日趨城市，無論是有機阻燃劑或無機阻燃劑，均會在阻燃材料中得到更多的應用。

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黃傳友（1980-），男，漢族，貴州盤縣人，工程師，本科，專業為材料化學。

TQ314.24

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2095-2066（2016）13-0252-02

2016-4-2