阻燃材料

阻燃材料 徐晓楠

1 2 3 阻燃热塑性通用塑料阻燃热塑性工程材料阻燃热固性树脂阻燃材料 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 • 聚丙烯（PP）的主要用途 • 聚丙烯是以丙烯为主聚合而成的，具有透明性高、无毒性、比重轻、易加工、抗冲击强度高、耐化学腐蚀、抗挠曲性好、电绝缘性好等优良性能，并易于通过共聚、共混、填充、增强等工艺措施进行改性，广泛用于化工、化纤、建筑、轻工、家电、包装等工业领域。在我国，聚丙烯的产量位居第三。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 • 聚丙烯的燃烧性能氧指数为：17.4~18.5 燃烧速度：燃烧时产生大量融滴，极易传播火焰 Company Logo

火灾中可能造成的影响 助火成灾,缩短轰燃 (flashover)出现的时间燃烧产物(如CO等)具有毒性。 A B 受到强烈辐射，使材料的结构强度急剧下降，导致构件垮塌. D C 放热量大，给火灾扑救带来更大的困难。 1.阻燃热塑性通用塑料 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 • 聚丙烯的阻燃处理基本要求：廉价、易得；毒性、腐蚀性小，产生的烟量较少，对环境友好；不过多破坏材料原有的优异机械性能；不过多影响材料原有的电性能和光学性能；效果持久，使用时间较长。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 • 聚丙烯常用的阻燃剂 1、卤系阻燃剂 2、卤磷协同阻燃剂 3、无机阻燃剂 4、膨胀型阻燃剂 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 • 含卤阻燃聚丙烯含溴阻燃聚丙烯的性能含溴与含氯阻燃聚丙烯芳香溴与脂肪溴阻燃性含溴阻燃聚丙烯的其他性能 Company Logo

卤系阻燃剂 C－Cl键能(2818J/mol)比C－Br的键能(2274J/mol)大得多，不容易离解产生氯游离基，阻燃效果要差得多 C－Br的键能较低，分解温度与很多常用聚合物的分解温度重叠，具有高的阻燃效率 1.阻燃热塑性通用塑料 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 酯肪溴：分解温度聚合物的分解温度重叠，但热稳定性欠佳芳香溴：具有较高的热稳定性，同时其紫外稳定性和电气性能也极佳，且不起霜，毒性低 Company Logo

(ppm) 浓度 CO 1400 1200 1000 PP-A1# 800 PP-A2# 600 PP-A3# 400 PP-A4# 200 0 -200 0 100 200 300 400 500 time(s) 1.阻燃热塑性通用塑料辐照率为50kw时，PP-A系相关参数 Company Logo

卤磷协同阻燃聚丙烯 1.阻燃热塑性通用塑料 Company Logo

卤磷协同阻燃聚丙烯 1.阻燃热塑性通用塑料（1）含溴磷酸酯为含脂肪族极高的磷酸酯－三（2，2－（溴甲基）－3溴丙基）磷酸酯，含溴71％，含磷3％；（2）PP中7.1％的溴可以使PP的LOI高8个百分点；（3）阻燃效率远高于高于芳香族溴，一方面是脂肪溴的阻燃效率高于芳香族溴，另一方面也可能是存在分子内Br—P协同； Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 （4）TTBNP中的溴与锑化合物的协效作用甚佳，3.75％的TTBNP与1.25％的Sb2O3，可使PP的氧指数提高7.4个百分点；（5）对PP的机械性能影响甚小，即使它在PP中的含量高达15％（同时还含5％的Sb2O3)，PP的不带缺口抗冲强度及带缺口抗冲强度分别降为原始树脂的43％和67％。 Company Logo

无机阻燃剂 1.阻燃热塑性通用塑料 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 氢氧化镁 Company Logo

CP 尽管LDPE和PP都属于聚烯烃，但芳香族溴化物对LDPE的阻燃效率高于对PP，这可能是由于LDPE的裂解温度(600℃)高于PP(480℃)之故 PE阻燃剂阻燃聚乙烯(PE) 得克隆 DBDPO及 BTBPIE 1.阻燃热塑性通用塑料 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 CP价格低廉，对PE的阻燃效率高，但它的热稳定性欠佳，故使碎塑料难于反复利用。另外，PE中的CP易渗出，使制品表面形成一层油状薄膜，因而限制了CP在PE中的应用。但由于CP的优点，人们仍愿意在可能的场合用CP阻燃PE。对于阻燃用作电缆绝缘层和包覆层的PE，适宜的阻燃剂是DBDPO、DCRP及BTBPIE等。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 阻燃PE所需的阻燃剂量，似乎与PE的熔流指数(MI)有关。MI越高(流动性越好)，所需的阻燃剂量越小(达到同样的氧指数和UL94阻燃级别时)(见图10－22)。其原因可能是热的高聚物熔滴可将热由燃烧区带走。实验说明，MI为0.5的LDPE较难阻燃。图10－22说明，当阻燃剂用量相同时，MI值高的LDPE的氧指数较高。对UL94阻燃级也存在类似的规律。例如，图10-22芳香族溴阻燃剂的为使LDPE通过V-2级时所需LDPE仅为4.5%，而MI为O.5的则应为6%。对这两种LDPE，在阻燃剂用量可通过UL94V-2级这一点，两者的氧指数相差约一个单位。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 由图10-22可以看出，在LDPE中的阻燃剂含量低于通过UL94V-2级试验所需的含量时，LDPE的氧指数随阻燃剂用量的增加而急剧增高，即UL94V-2点在图10-22曲线的陡坡上。在曲线的这一部分，由于阻燃剂称量的不大误差或阻燃剂在PE中分散不好而引起的变化，会使PE的氧指数及UL94阻燃性明显下降，甚至造成阻燃PE由可通过UL94V-2试验而变成可燃。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 表10-14表明LDPE中Sb2O3含量(阻燃剂/Sb2O3用量比)对材料阻燃性的影响。表中数字说明，Sb2O3对含溴芳香族阻燃剂的协效作用，在PE中比PP中远佳。例如，当BTBPIE的用量为8%~9%时，与其协同使用的Sb2O3量，由4%左右减至2%左右时，对PE的氧指数及UL94阻燃性均无影响，有时甚至能适度提高氧指数和明显缩短燃烧时间。这就是说，在阻燃PE中，溴阻燃剂与Sb2O3的质量比可控制在4:1左右。表10－14中大多数阻燃LDPE平均燃烧时间均短于1s(UL94试验)。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 为使LDPE通过UL94V-0级，不仅要提高其中溴阻燃剂及Sb2O3的用量，而且需要在材料中加入惰性填料(如滑石粉)。例如，含12%BTBPIE、6%Sb2O3及30%滑石粉的LDPE具有UL94V－0阻燃级，其氧指数为28%。这种阻燃LDPE不产生可由燃烧区带走热量的熔滴，氧指数与V-2级LDPE相仿。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 尽管就对PE氧指数及UL94阻燃性的贡献而言，芳香族溴阻燃剂是相当有效的，但对用作线缆绝缘层及包覆层的交联低密度聚乙烯(XLDPE)，含脂肪族氯的DCRP可使XLDPE通过UL94VW-1阻燃试验。在这种阻燃XLDPE中，可加入多至50phr的炭黑，而对阻燃性无多大影响。表10-15比较了DCRP、DBDPO及BTBPIE阻燃的LDPE的阻燃性。DBDPO阻燃的PE的严重缺点是起霜，对不含填料的XLDPE，在65℃下经75h后，其中的DBDPO即渗出。但BTBPIE不从PE中迁移至表面，这是BTBPIE用于PE时的一个突出的优点。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 如果用氯系阻燃剂与溴系阻燃剂的混合物(同时添加Sb203)来阻燃PE，则PE的氧指数能较大幅度地提高，这可减少阻燃剂的用量，降低材料成本，还能改善材料的物理-机械性能。此外，这种由混合阻燃剂处理的PE生烟量也较低。这说明，氯系阻燃剂与溴系阻燃剂间存在某种协效作用。例如，实验证明，含芳香族溴的五溴甲苯、含脂肪族氯的CP与Sb2O3的混合物的阻燃效率比上述3种阻燃剂中任何两种的混合物都要好。对于LDPE，当以DCRP与聚二溴亚苯基醚(PPO)的混合物(同时添加Sb2O3)阻燃时，也能明显观察到氯-溴协效作用，见图10－23。以30%DCRP或30%PPO阻燃的LDPE，其氧指数都在27%左右，而如所用阻燃剂总量不变(仍为30%)，则任何比例的两者的混合物，都可赋予LDPE高于27%的氧指数，且以1:1(质量比)的DCRP与PPO混合物阻燃的LDPE的氧指数最高，可达33%以上，即比单一阻燃剂提高近6个单位。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 LDPE薄膜可方便地用CP和Sb2O3阻燃，但所得薄膜不透明。为得到透明的阻燃LDPE薄膜，可采用二硫焦磷酸酯为阻燃剂，此阻燃剂无卤，不需与锑化合物并用，与抗静电剂及光稳定剂相容，抗迁移，用量5%以上即可使LDPE自熄，用量10%时，LDPE的氧指数可达25%.表10－16汇集有几种含卤阻燃LDPE的配方及性能。HDPE的阻燃与LDPE相同。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 PE及其粘土纳米复合材料的燃烧性能 Company Logo

阻燃聚氯乙烯 硬质PVC 软质PVC 1.阻燃热塑性通用塑料 PVC PVC的含氯量达56%，其氧指数可大于45%，只有在极个别情况下才需进一步阻燃。软PVC中含氯量降至约36%，氧指数最低可降至约22%，所以软PVC的阻燃是必要的，但抑烟则是硬质和软质PVC所共同要求的。PVC的生烟量在常用塑料中名列榜首。所以，PVC的抑烟具有特别重要意义。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 • 阻燃PVC广泛用于建筑(绝缘层、墙壁和天花板衬里、地面、屋顶等)，电子、电气，运输(各种车、船、飞机的座垫)，家具(泡沫材料、家具面罩)，矿山(各种运输带)等行业。可用于阻燃软质PVC的阻燃剂很多，包括磷酸酯、氢氧化铝、三氧化二锑、硼酸锌、氯化石腊蜡、红磷等，如以对氧指数的贡献而言，三氧化二锑是最有效的，因为它是PVC中所含氯的优异协效剂。但高色调的三氧化二锑不宜用于制造透明的PVC制品。PVC中目前采用最多的抑烟剂是钼化合物，特别是八钼酸胺。二、软聚氯乙烯用阻燃增塑剂及抑烟剂 1、阻燃增塑剂用于软PVC的阻燃增塑剂主要是各种芳基磷酸酯及芳基－烷基磷酸酯，其基本性能见表10－17。 Company Logo

Add Your Title 烷基二芳基磷酸酯在阻燃增塑效率、挥发性及低温性三方面均能兼顾，它们的阻燃和抑烟性取决于其种类和配方，可优于或劣于三芳基磷酸酯。 Add Your Title 磷酸三苯酯的凝固点为48~49℃，易于从PVC中结晶，故用量不能过多，且宜与高溶剂化的增塑剂并用，所以磷酸三苯酯在软PVC中作为阻燃增塑剂的应用很有限。 Add Your Title 磷酸三甲苯酯挥发性较低，在室温下为液体，但它的邻位异构体的毒性使磷酸三甲苯酯及磷酸二苯甲苯酯的用量均已下降。 1.阻燃热塑性通用塑料 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 所有用作软PVC阻燃增塑剂的磷酸酯的磷含量相近，在7.8%~8.6%之间。它们用于代替软PVC中部分邻苯二甲酸酯和其他酯类增塑剂，以满足阻燃要求，但其用量应尽可能低，以降低成本。在软PVC中采用磷酸酯后，制品的阻燃性得以提高，但某些其他性能恶化。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 用于软PVC的几种磷酸酯的阻燃性及增塑性的比较 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 硼酸锌三氧化铝软PVC 抑烟剂二茂铁八钼酸胺锡酸锌有机胺钼酸盐 Company Logo

三氧化铝和八钼酸胺是PVC采用的主要抑烟剂。将这两种抑烟剂加入硬PVC中，当用量为0.5%~5.0%时，材料生烟量降低30%~80%，氧指数提高3~10个单位。对用作电缆包覆材料的软PVC，加入2%的三氧化钼或八钼酸胺，材料生烟量可减少70%~80%，氧指数可提高3个单位。这两种钼化合物也可与氢氧化铝、氢氧化铝及其他金属化物(氧化铜、氧化铁、氧化锡等)其同使用，作为抑烟剂。在100份PVC中加入O.5份二茂铁，可使PVC的生烟量降低30%～70%。二茂铁不仅对PVC抑烟，而且可提高PVC的成炭率及氧指数，但二茂铁呈榻红色，且不宜与含磷阻燃剂并用，还可引起阴燃，故其应用不易推广。三氧化铝和八钼酸胺是PVC采用的主要抑烟剂。将这两种抑烟剂加入硬PVC中，当用量为0.5%~5.0%时，材料生烟量降低30%~80%，氧指数提高3~10个单位。对用作电缆包覆材料的软PVC，加入2%的三氧化钼或八钼酸胺，材料生烟量可减少70%~80%，氧指数可提高3个单位。这两种钼化合物也可与氢氧化铝、氢氧化铝及其他金属化物(氧化铜、氧化铁、氧化锡等)其同使用，作为抑烟剂。在100份PVC中加入O.5份二茂铁，可使PVC的生烟量降低30%～70%。二茂铁不仅对PVC抑烟，而且可提高PVC的成炭率及氧指数，但二茂铁呈榻红色，且不宜与含磷阻燃剂并用，还可引起阴燃，故其应用不易推广。 1.阻燃热塑性通用塑料 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 锡酸锌不仅对PVC抑烟有良好的效果，而且还可减少材料燃烧时一氧化碳的生成量，它在PVC中的阻燃效率也可与三氧化二锑媲美，所以通常是在以二氧化二锑阻燃的PVC中，以一定量(如50%左右)的锡酸锌代替三氧化二锑，以收到既抑烟又不降低材料阻燃性的双重效果。也可用锡酸锌与硼酸锌的混合物代替阻燃PVC中的三氧化二锑，抑烟和阻燃效果亦相当理想。 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 阻燃软聚氯乙烯配方及性能 Company Logo

1.阻燃热塑性通用塑料 阻燃软聚氯乙烯的阻燃参数 TEXT 以不同磷酸酯阻燃的PVC的点燃时间、总释热量、释热峰值及平均生烟量等重要阻燃参数见10－21。表中还列有不同磷酸酯阻燃的PVC的氧指数及E-模数。表中数字表明，以三芳基磷酸酯阻燃的PVC具有较高的氧指数和E-模数，而烷基二芳基磷酸酯阻燃的PVC此两参数皆较低，这是因为多芳基磷酸酯的阻燃性较高而柔顺性较低之故。 Company Logo

阻 燃 材 料

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