新型大分子三嗪系膨胀阻燃剂及阻燃聚丙烯材料
关键词： 大分子三嗪、Exolit IFR-10、Exolit IFR-11、PP大分子无卤阻燃剂
膨胀型阻燃剂包括单组份膨胀型阻燃剂和混合膨胀型阻燃剂。 单组份膨胀型阻燃剂集酸源、炭源和气源于同一分子内，研究尚处于起步阶段，其中比较成熟和已经工业生产的有以下几种，为美国Greak lake公司开发的CN-329 (用作聚丙烯的阻燃)，美国Monsanto公司销售的XPM-1000 。 混合膨胀型阻燃剂是由个别的酸源、炭源及气源组成的混合物。现在美、意等国的一些混合膨胀型阻燃剂己经商品化，其中有代表性的当推Hoechest Celanese公司的Exolit IFR-10、 Exolit IFR-11及Montedison公司的Spinflam MF82，此两者均适用于阻燃PE及PP，当用量为25%～30%时，阻燃材料氧指数可达30%，阻燃级别达UL94V-0级，生烟量与未阻燃材料相仿。近几年，有不少改进的新品种出现，如Hostaflam AP-750, Melapur PA-90及Melapur P46。 近年来，国内外对膨胀阻燃剂（IFR）的研究很活跃，膨胀型阻燃体系及阻燃机理的研究取得了较大的进展。由于在传统的以聚磷酸胺（APP）为基础的IFR体系中，成炭剂季戊四醇具有易迁移以及在加工中会与APP反应生成磷酸酯等的缺点，因此目前IFR的开发主要集中在新型成炭剂的研制上。 目前要达到UL-94V-0级的高阻燃级别，国际上一般需要在材料中加入20%～28%的阻燃剂，国内的添加比例一般在26%～30%。
为了减少火灾的发生及火灾的危害，世界各国都投入大量的人力和物力，致力于阻燃剂和阻燃材料的研究和应用，阻燃材料也确实能够减少火灾的危害。美国国家技术和标准研究院（NIST）通过研究典型的阻燃材料和非阻燃材料后发现，发生火灾后，阻燃材料比非阻燃材料多赢得15倍的逃生时间，阻燃材料的放热量仅为非阻燃材料的1/4，阻燃材料燃烧时的质量损失速率为非阻燃材料的1/2，阻燃材料燃烧时的放出的有毒气体量（折合为CO的量）仅为非阻燃材料的1/3，阻燃材料燃烧时放出的烟与非阻燃材料大致相同。因此，阻燃材料的火灾安全性能显著提高了。 现在，人们日益认识到，合理的材料阻燃是减少火灾的战略措施之一，而且阻燃、抑烟和减毒是可以同时实现的，是关系到“环境和人类”的重大举措，合成材料的发展及其应用领域的扩大，为阻燃剂的发展提供了广阔市场，法规的健全也为阻燃剂的应用提供了法律保证。 目前国内塑料改性用阻燃剂近80%为含卤阻燃剂，其中以多溴二苯醚和多溴联苯类物质为代表，溴系阻燃剂效率高、用量少，对材料的性能影响小，且价格适中。和其它类型的阻燃剂相比，其效能/价格比更具有优越性，我国供出口电子电气类产品中70%～80%都用此类阻燃剂。但溴-锑阻燃体系在热裂解及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体，而且近年欧盟一些国家认为溴系阻燃剂燃烧时会产生有毒致癌的多溴代苯并恶瑛(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF)，2003年2月，欧盟出台了RoHS和WEEE两个禁令，其中RoHS是限制有害物质的禁令(The Restriction of Hazardous Substances Directive)，它规定自2006年1月1日起，在欧盟国家销售的所有电子电气设备，不能含有多溴联苯及多溴二苯醚。 为了应对欧盟的RoHS和WEEE两个禁令，我国加大了对环保阻燃剂的开发和国外技术的引进，涌现出一批生产和销售环保阻燃剂的厂家，但是大多数生产环保阻燃剂的技术，都是国外引进的，而且也是一些很普通的技术，并需要付大笔的技术授权费用，真正的高端阻燃剂的生产技术，我们并没有掌握，而国内自主研发的阻燃剂，产业化的并不是很多，而且性能一般，从而并没有真正打破国外对阻燃剂市场的垄断，严重的影响了我国许多行业的发展和经济的增长，因此对于高性能环保阻燃剂的研发和产业化显得十分迫切。 根据以上的综述分析，膨胀型阻燃剂具有很多优点，相对于其它类型的阻燃剂，膨胀型阻燃剂无疑是目前最佳而且高效的无卤、环境友好型阻燃剂，也是今后聚丙烯阻燃的一个发展方向，而且更适合于对环境保护的发展趋势。膨胀阻燃聚丙烯的研究，是一个很重要的研究课题，对加速膨胀阻燃剂的实际应用，加快无卤化进程有着重要的意义。但膨胀阻燃剂的缺点也很明显，即阻燃效率不高，添加量较大，自身热稳定性差，耐水性差等。本实验室经过多年的研究，目前已成功合成出一种三嗪类大分子成炭发泡剂(CFA)，经过初步研究，发现由其复配的膨胀阻燃剂具有很好的阻燃能力并且具有良好的热稳定性，佳木斯沃尔德电缆有限公司已进行工业化生产。 本实验室前人合成并已实现产业化的成炭剂CFA具有无卤高效的优点，但其与聚合物的相容性较差且耐水性能不佳，大大限制了聚合物的应用范围。本作品着眼于解决产业化过程中实际遇到的问题，通过改变原有CFA的结构，使合成产物的吸湿性降低，从而提高了添加该成炭剂的聚合物的耐水性。同时，改进后的结构能够提高该成炭剂与非极性的聚丙烯的相容性，在加工过程中可以更好地分散在聚丙烯中。
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