阻燃剂的基本知识
阻燃剂的基本知识
阻燃剂的基本概念和要求
n阻燃剂：能够阻止或延缓高分子材料燃烧,增加其耐燃性的物质
n理想的阻燃剂除了阻燃性能外，还应有以下的要求
n与塑料相容性好
n不严重改变树脂的物理性能
n有良好的光稳定性
n价格便宜
n不腐蚀塑料加工设备
n不产生有毒粉尘、烟尘和气味
阻燃基本机理
n干扰火焰中的燃烧化学，抑制反应中起增长作用的自由基。
n固相中中止聚合物的热分解和组织固相释放出可燃性气体。
n中断热交换，将聚合物燃烧产生的热量带走而不反馈到聚合物上，使聚合物不再持续分解。
n加快聚合物的成炭速率，促使聚合物交联，或者发生反应形成一层涂层，防止下层聚合物进一步裂解和燃烧。
阻燃性能测定
美国保险业实验室UL-94燃烧试验
127mm，宽12.7m的试样垂直悬挂，试样上端(6.4mm的地方)用支架上的夹具夹住，试样下端距灯嘴9.5mm，距干燥医用脱脂棉球305mm，试样先用本生灯(19mm高的蓝色火焰)第一次灼烧10秒，在试样自熄后，再第二次烧10秒，每一次试验应检测5个试样，并按下述标准分级。
阻燃性能分级
V-0级 | V-1级 | V-2级 |
明燃时间＜10秒 | 明燃时间＜30秒 | 明燃时间＜30秒 |
明燃总时间(10次点燃)≤50秒 | 明燃总时间(10次点燃)≤250秒 | 明燃总时间(10次点燃)≤250秒 |
无熔滴引燃脱脂棉 | 无熔滴引燃脱脂棉 | 允许熔滴引燃脱脂棉 |
试样不燃至夹具 | 试样不燃至夹具 | 试样不燃至夹具 |
点火源移走后，阴燃时间≤30秒 | 点火源移走后，阴燃时间≤60秒 | 点火源移走后，阴燃时间≤60秒 |
阻燃剂种类介绍
阻燃剂的发展
阻燃剂种类及其基本特点
n卤素系：燃烧后环境污染大，逐渐被限制使用
n有机磷系：添加量大，一般为10%～30%，多数分解温度比较低，易腐蚀模具，有些还会影响树脂的冲击强度
n磺酸盐系：添加量少，阻燃效率高，但要满足更高的阻燃要求则需和其他阻燃剂复配使用
n硅系：高效、无烟、低毒、对环境友好，但成本高，常与其他阻燃剂复合使用
磺酸盐系阻燃剂概述
n磺酸盐系阻燃剂的阻燃机理
在PC中，燃烧时能促进CO2和H2O的释放，促进酚类物质的生成，促进脂肪族和芳香族化合物的产生，加快PC分子的成炭速率，促使聚合物分子交联。
n磺酸盐系阻燃剂分类
苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)
n全氟丁基磺酸钾(PPFBS)
n2,4,5－三氯苯磺酸钠(STB)
n磺酸盐系阻燃剂的特点及其在PC中的应用
产品 | 苯磺酰基苯磺酸钾 (KSS) | 全氟丁基磺酸钾 (PPFBS) | 2,4,5－三氯苯磺酸钠 (STB) |
应用 | KSS使用较广泛，它不含卤素，环保经济。添加0.05%~0.1%即可使PC的氧指数从27％提高到37％左右，且不会影响PC的透明性。不足之处是单独使用不能满足更高的阻燃要求，如不能使薄壁制件(厚度≤2.5mm)的阻燃性达到UL-94 V-0级。实际应用时，常与聚硅氧烷复配使用．此外若同时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达到UL-94 V-0 (3.2mm)。需注意的是用量如超过0.1%，不但不能提高材料的阻燃性能且会影响PC的透明性。为满足更高的阻燃要求。通常可加入少量硅氧烷进行复配．硅氧烷的用量为配方总量的0.02%～0.3%时即可使1.6mm厚样条阻燃性达到UL-94 V-0级。 | 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，氧指数即可达25%~35%．阻燃级可达UL-94 V-0级。STB也可与其他阻燃剂混合协同使用。当单独使用时，整个体系中卤元素含量低于0.15%，在有些规定中被划入无卤材料内。 |
供应商 | Sloss | 3M, Bayer, Miteni | Sloss |
硅系阻燃剂(硅氧烷)的阻燃机理
通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性来提高阻燃效果。以聚硅氧烷阻燃的高分子材料，聚硅氧烷多半会迁移到材料表面。一旦燃烧，就会形成硅氧烷特有的－Si－O－键和(或)－Si－C－键的无机隔氧绝热保护层，这既阻止了燃烧分解物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到阻燃、低烟、低毒的目的。
硅系阻燃剂分类
n有机硅系：聚硅氧烷，包括硅油、硅树脂、硅橡胶及其多种硅氧烷共聚物
n无机硅系：硅酸盐、硅胶、滑石粉等
n硅系阻燃剂的特点：高效、无毒、低烟、防滴落、无污染
一些硅系阻燃剂的应用
nGE公司SFR-100，SF-1000
nDow corning D.C.RM系列硅树脂微粉阻燃剂，在适用的塑料中添加0.1%～1.0%，就可改善材料的加工性；添加1%～8%即可得到发烟量、放热量、CO产生量均低的阻燃材料
n日本NEC等公司共同开发的带有芳香基的、含支链结构的特种聚硅氧烷。在一些高聚物(如PC)中分散性良好，不易迁移，对PC/ABS合金不但具有高效阻燃性。而且能大幅度提高材料的冲击强度。同时。材料的耐热性、成型性及再循环加工性俱佳。
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