可用于聚丙烯的阻燃劑品種繁多，按化學(xué)組成可歸納為兩大類(lèi)：有機(jī)阻燃劑與無(wú)機(jī)阻燃劑;按使用方法又分為反應(yīng)型和添加型。具有代表性的阻燃劑有溴系、磷氮系、磷系及氫氧化鋁、氫氧化鎂等。

溴系阻燃劑

由于C—Br鍵的鍵能較低，大部分溴系阻燃劑在200-300℃下會(huì)分解，此溫度范圍正好也是聚丙烯的分解溫度范圍，所以在聚丙烯受熱分解時(shí)，溴系阻燃劑也開(kāi)始進(jìn)行分解，并能捕捉聚丙烯降解反應(yīng)生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應(yīng)。溴系阻燃劑分解時(shí)會(huì)同時(shí)釋放出HBr，這是一種難燃?xì)怏w，這種氣體密度大，可以覆蓋在材料的表面，起到阻隔表面可燃?xì)怏w的作用，也能抑制材料的燃燒。這類(lèi)阻燃劑還能與其他一些化合物(如三氧化二銻)復(fù)配使用，通過(guò)協(xié)同效應(yīng)使阻燃效果明顯得到提高。溴系阻燃劑在聚丙烯阻燃應(yīng)用上具有重要地位，主要產(chǎn)品有十溴二苯醚、四溴雙酚A、四溴二季戊四醇、溴代聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴環(huán)十二烷等。溴系阻燃劑的主要缺點(diǎn)是降低被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性，燃燒時(shí)生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，使其應(yīng)用受到了一定限制。

磷-氮系阻燃劑

磷-氮系阻燃劑又稱(chēng)膨脹型阻燃劑，含有這類(lèi)阻燃劑的高聚物受熱時(shí)，表面能夠生成一層均勻的碳質(zhì)泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并防止產(chǎn)生熔滴現(xiàn)象，故具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃體系一般由三個(gè)部分組成：酸源(脫水劑)，碳源(成碳劑)和氣源(氮源、發(fā)泡源)。膨脹型阻燃劑主要通過(guò)形成多孔泡沫碳層在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃劑具有無(wú)鹵、低煙、低毒的優(yōu)點(diǎn)。

磷系阻燃劑

磷系阻燃劑之所以能起到阻燃作用主要在于其能促使高聚物初期分解時(shí)的脫水炭化。這一脫水炭化步驟必須依賴(lài)高聚物本身的含氧基團(tuán)，對(duì)于本身結(jié)構(gòu)具有含氧基團(tuán)的高聚物，它們的阻燃效果會(huì)好些。對(duì)于聚丙烯來(lái)講，由于本身的分子結(jié)構(gòu)沒(méi)有含氧的基團(tuán)，單獨(dú)使用磷系阻燃劑時(shí)阻燃效果不佳，但是如果與氫氧化鋁和氫氧化鎂等復(fù)配即可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而得到良好的阻燃效果。

常用的有機(jī)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(lèi)的特點(diǎn)是具有阻燃與增塑雙重功能。它可使阻燃劑實(shí)現(xiàn)無(wú)鹵化，其增塑功能可使塑料成型時(shí)流動(dòng)加工性變好，可抑制燃燒后的殘余物。其主要優(yōu)點(diǎn)是效率較高;對(duì)光穩(wěn)定性或光穩(wěn)定劑作用的影響較小;加工和燃燒中腐蝕性小;有阻礙復(fù)燃的作用;極少或不增加阻燃材料的質(zhì)量;產(chǎn)生的毒性氣體和腐蝕性氣體比鹵系阻燃劑少。但大多數(shù)磷酸酯類(lèi)阻燃劑也存在著一些缺點(diǎn)，如耐熱性差、揮發(fā)性大、相容性不理想，而且在燃燒時(shí)有滴落物產(chǎn)生等。

含磷無(wú)機(jī)阻燃劑最主要的產(chǎn)品有紅磷阻燃劑、磷酸銨鹽、聚磷酸銨等。隨著無(wú)鹵阻燃劑材料用量的增加，紅磷阻燃劑用量也在增加。紅磷的阻燃效果比磷酸酯類(lèi)的阻燃效果更好。含磷無(wú)機(jī)阻燃劑因其熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、效果持久、毒性低等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛的應(yīng)用。

氫氧化鋁

氫氧化鋁(簡(jiǎn)稱(chēng)ATH)在200-300℃之間分解，吸熱量為1 967.8 J/g，是集阻燃、抑煙、填充三大功能于一身的阻燃劑。它具有無(wú)毒、無(wú)腐蝕、穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、高溫下不產(chǎn)生有毒氣體的優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛。但作為阻燃劑，它也有填充量大，填充后材料力學(xué)性能下降、加工性變差的缺點(diǎn)。氫氧化鋁開(kāi)始分解的溫度正處于聚丙烯從凝相變?yōu)橐合噙^(guò)程中，故可抑制聚丙烯材料早期溫度的上升。當(dāng)氫氧化鋁添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，可顯著減緩材料的熱分解速度，具有阻燃及降低發(fā)煙量的效果。

氫氧化鎂

氫氧化鎂在340-490℃之間分解，吸熱量為782.9 J/g，熱穩(wěn)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丙烯材料。氫氧化鎂用于聚丙烯時(shí)(添加量大于50%)具有良好的阻燃效果，優(yōu)于氫氧化鋁。在相同的填充量下，不同的氫氧化鋁、氫氧化鎂配比其阻燃效果差別不明顯，但兩種復(fù)合使用比單獨(dú)使用效果要好，因?yàn)殡m都是脫水反應(yīng)，但在分解溫度和吸熱量上有差別。氫氧化鎂需在更高的溫度下才脫水，并同時(shí)有炭化效果。而氫氧化鎂的吸熱量相對(duì)小些，因其抑制材料溫度上升的效果不如氫氧化鋁，兩者復(fù)合使用則能相互補(bǔ)充，其阻燃性能比單獨(dú)使用效果要好。但氫氧化鎂也有耐酸性差、分散性及相容性差的等缺點(diǎn)，需開(kāi)發(fā)相容性好的新品種。

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