压延成型实例疑难解答
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1.1.31 塑料阻燃剂有哪些类型?常用塑料阻燃剂各有何特性?

(1)阻燃剂的类型

塑料阻燃剂按使用方法可将阻燃剂分为添加型和反应型两大类。目前塑料工业中常用的是添加型阻燃剂。按化合物的种类不同,添加型阻燃剂又可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。无机阻燃剂主要包括氧化锑、水合氧化铝(氢氧化铝)、氢氧化镁、硼化合物等;有机阻燃剂主要包括氯化石蜡、全氯戊环癸烷、PE-C、溴代烃、溴化醚类、磷酸酯、含卤磷酸酯等。

(2)常用塑料阻燃剂的特性

①氢氧化铝[Al(OH)3] 氢氧化铝习惯上称为水合氧化铝。为白色细微结晶粉末,含结晶水34.4%,200℃以上脱水,可大量吸收热量。另外,氢氧化铝加入到塑料中,在燃烧时放出的水蒸气白雾将聚合物燃烧产生的黑烟稀释,起掩蔽作用,因此又具有减少烟雾和有毒气体的作用。

②氢氧化镁[Mg(OH)2] 氢氧化镁比氢氧化铝阻燃性能稍差,在塑料中添加量大,会影响到力学性能。经偶联剂表面处理后,可改善其与树脂的结合力,使其兼具阻燃和填充双重功能。常用于EP、PF、UP、ABS、PVC、PE等。

③三氧化二锑(Sb2O3) 三氧化二锑是无机阻燃剂中使用最为广泛的品种。由于它单独使用时效果不佳,常与有机卤化物并用,起到协同作用,称为协效剂。它具有优良的阻燃效果,可广泛用于PVC和聚烯烃类及聚酯类等塑料中。但它对鼻、眼、咽喉具有刺激作用,吸入体内会刺激呼吸器官,与皮肤接触可以引起皮炎,使用时应注意防护。

④硼化合物 硼化合物主要品种有硼酸锌和硼酸钡。特别是硼酸锌,可作为氧化锑的替代品,与卤化物有协同作用,阻燃性不及氧化锑,但价格仅为氧化锑的1/3。主要用于PVC、聚烯烃、UP、EP、PC、ABC等,最高可取代氧化锑用量的3/4。

⑤磷系阻燃剂 磷系阻燃剂主要有赤磷(单质,又称为红磷)、磷酸盐、磷酰胺、磷氮基化合物等。红磷是一种受到高度重视的阻燃剂,可用于许多塑料、橡胶、纤维及织物中,有时需与其他助剂配合,才能发挥其阻燃作用。磷酸很容易与氨反应,从溶液中很快析出两种结晶的磷酸铵盐:NH4PO4、(NH22HPO4。它们均可作为阻燃剂用于塑料、涂料、织物等方面。

⑥氯化石蜡 常用含氯量达70%左右的氯化石蜡。它为白色粉末,与天然树脂、塑料的相容性良好,常与氧化锑并用。氯化石蜡的化学稳定性好,价廉,可作PE、PS、聚酯、合成橡胶的阻燃剂。但其分解温度较低,在塑料成型时有时会发生热分解,因而有使制品着色和腐蚀金属模具的缺点。

⑦全氯戊环癸烷 全氯戊环癸烷一般为白色或淡黄色晶体,不溶于水,含氯量为73.3%。热稳定性及化学稳定性很好,无毒,多用于PE、PP、PS及ABS树脂。

⑧PE-C PE-C通常含氯量为35%~40%或68%,无毒。作为阻燃剂可用于聚烯烃、ABS树脂。由于PE-C本身是聚合材料,所以作为阻燃剂使用时,不会降低塑料的力学性能,耐久性良好。

⑨溴代物 溴代物是高效的阻燃剂,一般阻燃性能是氯代烃的2~4倍。六溴环十二烷为黄色粉末,可用于PP、PS泡沫塑料,是一种优良的阻燃剂。一氯五溴环己烷为白色粉末,溴含量为77.8%,氯含量为6.8%,为PS及其泡沫塑料的专用阻燃剂。六溴苯的热稳定性好,毒性低,能满足较高要求的树脂成型加工技术要求,用途较广,可用于PS、ABS、PE、PP、EP和聚酯等。十溴联苯醚是目前应用最广的芳香族溴化物,热稳定性好,阻燃效率高,可用于PE、PP、ABS、PET等制品中,与氧化锑并用时,其效果更佳。四溴双酚A为多用途阻燃剂,可作为添加型阻燃剂,也是目前最有实用价值的反应型阻燃剂之一,可用于HIPS、ABS、AS及PF等材料中,其产量在有机溴阻燃剂中占首位。

⑩有机磷化物 有机磷化物是添加型阻燃剂的重要品种,其阻燃效果优于溴化物。磷酸酯是常用增塑剂,具有增塑和阻燃的双重功效。含卤磷酸酯分子中含有卤和磷,由于两者具有协同作用,所以阻燃效果较好,是一类优良的添加型阻燃剂。其中三(2,3-二溴丙基)磷酸酯和磷酸三(2,3-二氯丙)酯适用于聚烯烃、聚酯、PVC、PU等。