浅述聚丙烯阻燃剂的研究进展

作为五大通用塑料之一的聚丙烯(PP)是一种热塑性树脂。其原料来源丰富，并且价格低廉，合成工艺较简单，与其他通用热塑性塑料相比，聚丙烯具有较好的综合性能，如密度小(0.89~0.91g/cm3)，加工性能好，有较好的耐热性，机械性能如屈服强度、拉伸强度、表面硬度、刚性及耐磨性都较优异，另外它还具有良好的电绝缘性、抗弯曲疲劳性及耐化学药品等性能，因而在汽车工业、电器工业、日用品及家具工业、包装工业等方面得到了日益广泛的应用。然而聚丙烯的燃烧性能差，极易燃烧，其极限氧指数（LOI）为18.5，属于易燃物，遇火燃烧时发热量高、燃烧速度快，并伴有发烟、滴落现象,容易发生火灾,火焰传播速度快,不易熄灭,给人们的生命、财产造成极大的伤害,其应用领域受到极大的限制。随着国家环保政策的相继颁布，人们环保意识的增强，对材料阻燃的要求也随之严格。聚丙烯是通过改性来提高其阻燃性能的。

国外在很早就研究塑料阻燃技术，日本在1974年为了引进和发展塑料阻燃技术就建立了塑料阻燃剂恳谈会;在1979年改组,成立了日本阻燃剂恳谈会。近年来,对塑料阻燃剂的法规限制更加严格,日本阻燃剂恳谈会1996年1月再次改组,成立了日本阻燃剂协会。协会由30家生产或经营阻燃剂的公司组成，整体把握整个阻燃剂的研究和使用。溴系阻燃剂与其他阻燃剂相比,阻燃性、加工性、物性等综合性能优良,价格也适中,因而被用作大量使用的阻燃剂。1986年瑞士研究机构发现,多溴二苯醚在510～630℃热分解产生有剧毒的溴化二苯并二英和溴化二苯并呋喃。后来随着环保意识的增强和环保法律的颁布，无机阻燃剂氢氧化铝和氢氧化镁在日本作为非卤阻燃剂自80年代后开始实用化。1975年协和公司成功研制了特殊大晶粒、低表面积的Mg(OH)2阻燃剂,随后三菱公司又将Mg(OH)2与聚丙烯制成阻燃复合材料投放市场。目前日本氢氧化镁的生产厂家已超过10家,生产能力达到500kt,其中用于阻燃剂的Mg(OH)2超过24kt,且以10%～12%的年增长率在增长。其中不少的无卤阻燃剂用于聚烯烃方面。美国Greatlake公司生产的CN197系列季戊四醇基磷酸酯阻燃剂,可用于环氧和不饱和聚酯等复合材料的阻燃,并以CN197为中间体衍生出一系列新型阻燃剂。用CN197与丙烯酸反应制备出含有笼状磷酸酯结构的阻燃丙烯酸酯,它与聚磷酸铵复配,可用于PP的阻燃,效果十分显著。该公司生产的用于PP无卤阻燃剂还有Reogard1000,Reogard2000和CN-329等。日本AdekaCorporation公司生产的ADKATABFP-2200是一种新型无卤磷系阻燃剂,主要用于聚烯烃。在PP材料中添加质量分数为18%~20%的ADKSTABFP-2200,即可发挥优良的阻燃作用,并使该材料的阻燃级别达到UL94V-0标准。

在欧洲阻燃塑料发展迅猛，欧盟在2003年禁止五溴二苯醚、八溴二苯醚的使用,在2006年,禁止了十溴二苯醚的使用。为了避开与欧盟的争议,世界各大阻燃剂公司纷纷研究开发阻燃剂新品种和替代品,其中十溴二苯乙烷(8010)就是美国雅宝公司率先开发的十溴二苯醚的替代品,该产品具有良好的热稳定性和高的溴含量,并且燃烧时绝对不产生致癌物质。该公司又开发出8010系列产品8010X、8010XX和乙撑双（四溴邻苯二甲酰亚胺）BF-93、BF-93W等溴系产品用于聚烯烃的阻燃，其中包括聚丙烯的阻燃。

法国的GaelleFontaine采用“一步法”合成一种中性膨胀阻燃剂，采用通常的测试方法测试了这种阻燃剂在聚丙烯(PP)中的阻燃效果。研究结果表明：这种阻燃剂对聚丙烯的阻燃效率非常高，而且研究表明硼酸锌在阻燃的过程中有协同阻燃作用，能有效的阻止可燃物在聚合物基体中的迁移。

与国外相比我国阻燃PP的开发也不算晚，随着塑料加工技术的发展，市场对低成本、高品质的DIOA增塑剂的需求在不断增大。DIOA生产中新型高效、环保、价廉的催化剂的开发是关键。无机酸和有机酸催化剂副反应多、污染严重、不能重复回收使用，将逐渐被固体酸类和负载型钛酸酯类催化剂所替代。固体酸类和负载型钛酸酯类催化剂具有催化活性高，环境污染小，能够重复使用等优势，但较高的价格制约了其在生产企业中的广泛使用。因此，需要开发新的催化剂品种，或者提高现有催化剂的催化活性和稳定性，通过提高重复使用次数来降低生产成本。

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