新型无卤膨胀阻燃剂的制备及其阻燃材料的开发
膨胀型阻燃剂的制备及应用
膨胀型阻燃剂的制备及应用来源:中国化工信息网 2007年11月14日由于环保等各方面的压力,阻燃剂的无卤化进程步伐越来越快。
膨胀型阻燃剂被认为是很有希望的途径之一,目前正受到越来越多的关注。
膨胀型阻燃剂是由酸源、气源和结炭源所组成,酸源是含阻燃元素磷化合物受热氧化生成磷酸、偏磷酸,最后生成不挥发的且稳定的聚偏磷酸,覆于燃烧物表面起着隔热、隔氧阻止燃烧,因此酸源起着重要的作用。
气源以含氮化合物受热分解生成难燃的气体N2、NH3、H2O等,使受热物表面周围空气稀释,因此气源的选择也十分重要。
结炭源是在材料受热时快速降解炭化形成致密的炭化层,目前公认季戊四醇是极好的结炭源。
作者以含磷量极高的甲基磷酸二甲酯(简称DMMP)(Ⅰ)作为酸源,三聚氰胺三聚氰酸盐(Ⅱ)为气源、季戊四醇(Ⅲ)为结炭源制备了膨胀型阻燃剂,当Ⅰ:Ⅱ:Ⅲ=5.0:2.5:0.83时,对不饱和聚酯树脂具有极好的阻燃作用,添加15%时能使不饱和聚酯树脂的氧指数达到28.5,燃烧残余物为松散的黑色物质,说明具有结炭作用。
1 试验部分1.1 主要仪器与试剂Nicolet 170SX FT-IR红外光谱仪,ARC400型核磁共振分析仪,HC-2型氧指数测定仪。
磷含量采用燃烧、磷钼酸铵沉淀法测定。
三聚氰胺,工业品;三聚氰酸,工业品;不饱和聚酯树脂,工业品;季戊四醇,工业品;亚磷酸三甲酯,工业品。
1.2 试验内容1.2.1 阻燃剂DMMP(Ⅰ)的合成向装有带干燥管的回流冷凝管、温度计和电动搅拌的反应瓶中加入500.0g 亚磷酸三甲酯,催化剂NPSM20.0g,开动搅拌,缓慢加热到回流温度(105-110℃),当回流明显减慢时,继续加热使反应体系始终保持回流状态,当内温达到160℃且无回流现象时,即为反应终点。
将反应装置改为减压蒸馏装置,收集95-97℃/0.092MPa馏分,得无色透明产品485.0g。
1.2.2 三聚氰胺三聚氰酸盐(Ⅱ)的制备将64.5g三聚氰酸溶于90℃的热水中,分批加入63.0g三聚氰胺,90℃搅拌反应2.5h,pH值7左右时,冷却到室温,过滤,滤饼用热水洗涤,抽干,60℃真空干燥。
新型膨胀型阻燃剂的合成
常 由炭 源 、 源 、 源 三部 分组 成 , 酸 气 以往 多 以聚磷
的防火安全标准使全球 阻燃剂的用量一直呈增长 趋势 , 无卤、 低烟、 低毒 的环保型阻燃剂成为人们
追求 的 目标 。其 中磷 氮 系 的膨胀 型阻燃 剂 (F 成 IR)
酸铵( P )多元醇及三聚氰胺复合组分组成 . AP、 其
缺 点是 多元醇 和 A P之 间易发生 醇 解反 应 。且 多 P 元 醇本 身 易 吸潮 ,同 时复 合组 分 与 材料 的 相容 性 较差 , 从而 影 响材料 的性能 。为 了克 服这 一 缺点 , 有 研究 者 对该体 系 进行 了改性 。 如用 三 聚氰胺 、 硅
维普资讯
20 06年第 2期 ( 总第 5 6期)
塑料助剂
新型膨胀型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ燃剂的合成
罗长宏 杨延钊 韩 健 夏传渡
( 山东大学化学与化工学 院,济南 , 5 1o 20 o )
摘
要
采用甲醇作为分散 剂, 酸、 以磷 季戊四醇和三聚氰胺为原料 , 在反应温度为 8 0℃、 反应 时间
p na rtr o a d e teyhi l n mea n u ig me a o 目 dse s g a e t he t lmie sn tn l L i ri g n.t man e cin c n io s r: u ig h B p n i ra t o dt n ae sn o i meh n la ov n,ra t n tmp rtr 0 ℃ ,ra t n t 。 h e cin po u tae c aa tr e y ta o ssle t e ci e eau e 8 o e ci i 6 h te ra t rd c r h rce z d b o me o i
无卤阻燃剂的生产工艺
无卤阻燃剂的生产工艺
无卤阻燃剂的生产工艺主要包括以下几个主要步骤和技术特点:
1. 合成阶段:
1)磷系无卤阻燃剂:利用有机或无机磷酸酯、膦酸酯或其他含磷化合物与树脂
基体进行化学反应或者物理混合,形成稳定的无卤阻燃体系。
例如,通过将二乙基次磷酸和二苯基二氯硅烷反应制备硅系磷类无卤阻燃剂。
2)氮系无卤阻燃剂:基于三聚氰胺、胍盐等含氮化合物进行改性或复合,这类
阻燃剂通常具有良好的热稳定性和协同阻燃效果。
2. 膨胀型无卤阻燃剂:
以可膨胀石墨为例,首先对天然石墨进行浓硫酸处理后水洗、过滤、干燥,然后在高温下(900~1000℃)进行膨化处理,生成具有优异阻燃性能的膨胀石墨材料。
3. 相转移催化技术:
在某些工艺中,采用相转移催化剂促进固液相之间的反应,如接枝反应,使得含氧胺类化合物能够有效地接枝到主链上,提高阻燃剂与聚合物的结合力及阻燃效率。
4. 复合配方设计:
根据不同应用场景和需求,可能会将多种无卤阻燃剂按照一定比例进行复配,以实现更好的阻燃效果和兼容性,同时考虑成本、环保和加工性能等因素。
5. 造粒与后处理:
将合成好的无卤阻燃剂与载体或分散剂混合均匀后,通过挤出、造粒等方式制成便于运输和添加的颗粒状产品,并进行必要的后处理,如冷却、筛选、包装等。
6. 质量控制与检测:
生产过程中严格控制各项工艺参数,确保产品质量稳定,同时对最终产品进行性能测试,包括阻燃性能、热稳定性、力学性能、环保指标等。
以上信息涵盖了不同类型无卤阻燃剂生产的一般流程,具体的生产工艺细节会根据所选用的原料种类和目标产品的特性有所不同。
无卤膨胀阻燃聚乙烯的制备
( MF R) .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t AN T I 一 1 0 h a d a n e x c e l l e n t l f a me r e t a r d a n t p r o p e r t i e s i n v a r i o u s k i n d s o f P E .
限公 司 ;线 型 低 密 度 聚 乙烯 :L L O 2 2 0 K J ,上 海 赛 科
石 油化工 有 限责任公 司 ;7 0 4 2 ,中 国石 油兰州 石化 公
司 ;无 卤膨 胀 阻燃剂 :A N T I ’ 1 0 , 自制 。 双螺 杆挤 出机 :4 0 / 3 6型 ,南 京 航 空航 天 大学 信 立 塑料 机 械 厂 ;注 塑 机 :j x 一 7 6 0型 ,南 京金 星 塑 料
D OI :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5— 5 7 7 0 . 2 0 1 3 . 0 5 . 0 1 0
中图 分 类 号 :T Q 3 2 5 . 】 2
文 献标 识 码 :A
文 章 编 号 :1 0 0 5— 5 7 7 0( 2 0 1 3 )0 5— 0 0 3 8一 【 ) 5
Abs t r a c t :I n t ume s c e n t la f me r e t a r d a n t PE wa s p r e pa r e d b y h o me — ma d e ANTI - I O. T he la f me r e t a r d a n t
( T e c h n o l o g y a n d D e v e l o p me n t C e n t e r ,S h a n g h a i R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h e m i c a l I n d u s t r y ,S h a n g h a i 2 0 0 0 6 2,C h i n a )
简述膨胀型阻燃剂的研究现状
外观
磷含量 ( %) 分解点 ( ℃)
流 散性粉末
2 0 > 2 4 0
流散性粉末
1 9 > N0
密度 ・ c m
平均粒径 ( u m ) 热质量损失温度( ℃)
1 . 7
l 2 l %( 2 4 0 ) 、 5 %( 2 9 5 )
衷 1 高聚物所 能承受 的外部火焰温度与其表面焦炭层厚度关系表
堡 承 壅 受 星 温 度 壁 ! 竺 i : l : l : ! l
( ℃) f 3 4 2 f N3
成 的物种及其它 。
f 1 5 0 0 f 4 6 0 0
度超过 3 o o ℃时,阻燃剂通过化 学反应在火焰与可燃基材之间
形成稳 定的泡沫状炭层。膨胀型复合 阻燃剂, 具有阻燃效果好、 低烟、 防材料研究最为活跃的领域之一 。
2 膨胀 型阻燃剂 的特点
化学膨胀型阻燃体系 的本质是三源在 受热或燃烧条件 下, 通过化学反应获得有 阻燃 效果的膨胀炭层, 通过 化学反应产生 优 良的隔热 、 隔质泡沫状炭层 。膨胀阻燃剂在火焰 的作用下能 够膨胀 , 并形成隔热 、 隔质的炭层 , 获得 高效 阻燃 、 低烟 的效果 。 但是, 膨胀型 阻燃 剂各个成分之 间易发 生水解 , 导致阻燃 高聚物抗水性下 降, 易吸潮性 的缺点。同时, 与高聚物相容性较 差, 使 的消防材料的物理机械性能、 抗冲击强度下降。 实验表 明, 阻燃剂 必须与高聚物 类型相 匹配 , 才 能有效地 发挥其 阻燃 功效 , 这种 匹配特 性包括其 热行为 、 受热条件 下形
表 3 性能表
E x 0 l i t I F R — l 0 Ex o l i t I F R— l 1
无卤膨胀性阻燃剂ANTI-2阻燃聚氨酯弹性体的研究
阻燃材料与技术2008年第二期聚氨酯弹性体(TPU)具有耐磨性好、硬度范围广、高强度和伸长率高、承载能力大、减震效果好、耐油性能优异等特点,因此在国民经济许多领域获得广泛应用。
但由于其较易燃烧,燃烧分解时产生大量有害烟雾,给人们的生命财产及环境带来很大的危害,因此对聚氨酯弹性体提出了阻燃要求。
目前,在聚氨酯合成材料中,对聚氧酯泡沫塑料阻燃性的研究较多,而对聚氨酯弹性体阻燃性的研究较少。
传统的弹性体材料阻燃剂可分为有卤阻燃剂、无卤阻燃剂。
但有卤阻燃剂燃烧时放出卤化氢气体,发烟量大,造成二次公害。
而无卤阻燃剂有阻燃效果好、低烟、无毒等优点。
随着人们环保意识的加强和相应法制法规的健全,对无卤阻燃弹性体的需求也越来越高。
无卤膨胀型阻燃剂(IFR)由于阻燃效率高,受热燃烧时少烟、低毒、无有害气体和熔滴产生等特点而受到广泛的重视,是目前塑料阻燃研究开发的一个热点,而在聚氨酯弹性体方面现在国内还没有一个成功的产品出现,而且对聚氨酯弹性体力学性能影响的研究报道较少。
本文成功地复配了以聚磷酸铵(APP)为基础的适合于聚氨酯弹性体的ANTI-2无卤膨胀型阻燃剂,考察了阻燃剂ANTI-2用量对不同牌号聚氨酯弹性体的阻燃性能和力学性能的影响。
1实验部分1.1主要原料APP,浙江龙游戈德化工有限公司;甲醛工业品,37%水溶液,上海石化总厂;蜜胺,山东海化;蜜胺-甲醛预聚体,苏州吴县江鸿化工有限公司;T PU1,德国拜耳公司;TPU2,台湾宝暄股份有限公司;TPU3,张家港允拓; TPU4,烟台万华公司。
1.2主要仪器及设备双螺杆挤出机,TSE-20型,南京瑞亚高聚物装备有限公司;塑料注射成型机,760K,宁波市金星塑料机械有限公司;电子万能实验机,M T型,深圳新三思计量技术有无卤膨胀性阻燃剂ANTI-2阻燃聚氨酯弹性体的研究郝冬梅1刘彦明1林倬仕1陈涛1尹亮1陈崇伟1王履新2(1、上海化工研究院新技术室,上海200062,2、上海海以工贸有限公司,上海200063)摘要:复配了新型磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂ANTI-2,利用ANTI-2对聚氨酯弹性体(TPU)进行阻燃。
膨胀型阻燃剂的合成及应用
po f g f iho a b o vs o e fb i.Th tu t rl r p ris o n u e c n lm e rt ra ta d i n le c v a r ro i i s fb m o ic s a r n n c e sr c ua p o e t fit m s e tf e a e ad n n t if n e o er bi s u f c te m a d ga ai e a ir s wel s f me r tr a tme h ns we e c aa t r e y F —R。 h r l e rd t b h vo 。a la l on a —e ad n c a im r h rc e i d b T I TG- A n E .Re ut z DT a d S M s l s
试验结果表 明, 该阻燃剂对竹浆纤维织物的阻燃效果 明显 , 水洗 1 0次后耐久性仍较好 , 但整理后 织物的断裂 强力 、 白度和手感稍有下降。 关键词 :阻燃整理 ; 阻燃剂 ; 合成; 竹浆纤维
中图分类号 :I 9 .9 ' 15 52 S 文献标识码 : A 文章编号 :10 4 1 (00)8一oO 0 00— 0 7 2 1 O 0 1— 4
印
染 (0 0No8 2 1 . )。‘。’。 Nhomakorabea‘。
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6研 究报告 2
.o .o .o .o .
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膨胀型阻燃剂的合成及应用
蔡润之 周向 东 ' 一,
(. 1 苏州大学纺织服 装工程学院, 江苏 苏州 2 5 2 ;. 10 12 苏州大学现代 丝绸 国家工程 实验 室, 江苏 苏州 25 2 ) 113
\ . ai a E gne n a o t y o Moe i 。 u o 113 h i 2 N t nl ni r gL br o fr dr S k Sz u25 2 。C n o ei ar n l h a
EVA阻燃材料的制备与性能研究
EVA阻燃材料的制备与性能研究颜渊巍,高玮,熊昌义,胡钊,黄自华(株洲时代新材料科技股份有限公司)摘要:通过极限氧指数、垂直燃烧、烟密度、锥形量热、扫描电子显微镜等表征方法,研究了不同用量自制哌嗪类膨胀阻燃剂(IFR)对乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的阻燃作用。
结果表明,添加30%(质量分数,下同)IFR的EVA材料极限氧指数能达到37%,UL94垂直燃烧达到V-0级,有焰、无焰烟密度均很低,热释放速率峰值降至156kW/m2,仅仅只有纯EVA的21.8%,燃烧后形成了致密的膨胀炭层;该阻燃材料具有很低的吸湿率,力学性能保持较好,且能满足RoHS环保要求。
关键词:膨胀阻燃剂;乙烯-醋酸乙烯共聚物;阻燃性能;吸湿率;环保前言EVA树脂普遍存在易燃易滴落,同时在燃烧过程中会伴随产生有毒有害气体,限制了EVA树脂在家用电器、建筑工业、装潢材料、电线电缆等领域的应用。
为改善EVA阻燃性能,目前常用阻燃剂大多为卤系阻燃剂和高填充金属氢氧化物。
通常情况下,卤素阻燃剂具有较好的阻燃效果,但其在燃烧过程中极易释放有毒有害气体,污染严重,不符合环保要求。
无机阻燃剂具有稳定性高、不易挥发、烟气毒性低和成本低等优势,但由于与聚合物基体相容性较差,添加量大,使得材料的力学性能下降明显。
膨胀型阻燃剂是近年来发展起来的一种新型无卤阻燃剂,主要由酸源、炭源和气源三部分组成,主要是通过形成多孔膨胀、均匀致密的炭层,附着在材料的表面,起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴作用。
但传统的膨胀阻燃剂存在成炭效率低、加工稳定性差、易吸潮、易迁出等缺点,不利于材料性能稳定。
本论文采用的自制IFR是一款应用于热塑性聚烯烃的磷、氮型无卤环保型阻燃剂,产品不含聚磷酸铵,具有耐高温、不析出、耐水的特性。
选用自制哌嗪类膨胀阻燃剂改善EVA阻燃性能,通过氧指数、垂直燃烧、烟密度、锥形量热、扫描电子显微镜等表征方法,研究不同用量IFR对EVA阻燃性能的影响,改善EVA阻燃性能,并保持低吸湿率、较好力学强度和环保性能。
膨胀型阻燃剂及应用
5 物理膨胀阻燃体系基础与应用
➢ EG的性能参数
EG- 分解温度
One-stage expansion: 230-280 oC
Fig. TMA Plot of GRAFGuard TM220
Two-stage expansion: 160 oC; 230-280 oC.
Fig. TMA Plot of GRAFGuard TM160
1 概述
IFRs/聚合物遇到的问题
• IFRs 在聚合物加工中的热稳定性、相容性差; • 聚合物的热降解产物对IFRs膨胀过程的干扰; • IFRs 在燃烧的聚合物表面是否尽快形成泡沫状炭层; • IFRs 对聚合物力学、电性能损失的影响。
2 化学膨胀型阻燃体系的基础与应用
(1)化学膨胀阻燃剂的基本组成
2 化学膨胀型阻燃体系的基础与应用
通过扫描电镜(SEM)观察橡胶纯样与膨胀 型阻燃体系炭层表面的形貌,添加IFR的体系生成 炭层更为致密。
2 化学膨胀型阻燃体系的基础与应用
传统化学膨胀型阻燃体系炭源共同的缺点:
与聚合物基材共混加工过程中易于发生反应; 由于水解导致炭源在材料表面迁出; 与聚合物基材不相容造成材料力学性能严重损失等。
具有成炭作用的聚合物,如酚醛树脂(novolacs)、尼龙 6(PA6)、热塑性聚氨酯(TPU)、PA6-clay纳米复合物,均 被尝试用作化学膨胀型阻燃体系的炭源,在克服上述传统炭 源的缺陷方面获得了进展。使膨胀型阻燃材料的阻燃性能更 持久,同时也使材料的力学性能得到相应改善。
3 新型炭源的研究进展
27.5% 磷酸二铵 35.0% 双氰胺 37.5% 甲醛
磷酸一铵,硫酸铵,氯化铵或溴化铵代替磷酸二铵。 加热时,该涂层溶胀并形成一层碳
膨胀石墨的特性、合成方法及在阻燃防火上的应用。
1 石墨及膨胀石墨特性石墨是一种天然层状无机材料,资源丰富且价格便宜。
我国作为石墨资源第一大国,产量和出口量均居世界第一位我国。
全国20个省(区)有石墨矿产出。
探明储量的矿区有91处,总保有储量矿物1.73亿吨,居世界第1位。
膨胀石墨是以天然鳞片石墨为原料,经化学或电化处理而得到的一种石墨产品。
石墨具有层状结构,碱金属,卤素金属卤化物,强氧化性含氧酸,都可嵌入层间。
形成层间化合物,在受到200摄氏度以上高温时,由于吸留在层形点阵中化合物的分解,石墨层间化合物急剧分解、气化、膨胀(沿层间膨胀150~250倍)后,膨胀石墨便开始膨胀,并在1100摄氏度时达到最大体积。
最终体积可以达到初始时的280倍。
而制得密度极低(0.003~0.005g/cm3)的蠕虫状石墨,它是一种结构疏松、柔软、富有韧性的物质,故通常称它为柔性石墨。
膨胀石墨材料,是近三十年来发展起来的新型碳素材料,由美国联合碳化物公司在1963年首先申请专利并于1968年进行工业化生产。
由天然鳞片石墨制得的膨胀石墨材料,即保留了石墨的耐高温、耐腐蚀、能承受中子流、β射线、γ射线的长期辐照,磨擦系数低,自润滑性好,导电导热、并呈各向异性等性能,又具备天然石墨没有的:可弯曲、可压缩、有弹性、不渗透等新特点。
疏松多孔,富有弹性。
耐温范围宽在-200~3600℃之间。
在高温,高压或辐射条件下工作,不发生分解,变形或老化,化学性质稳定。
膨胀石墨可被广泛用作:抗辐射的内衬材料,高温下杂质扩散的栅栏材料,高温炉衬热屏蔽材料,高温防热震材料,导弹进入大气层的鼻锥材料,固体烯料火箭发动机喷嘴等等,其高科技附加值极高。
膨胀石墨受热膨胀,这一特性使得膨胀石墨可以在火灾发生时通过体积的瞬间增大将火焰窒息,从而达到阻燃防火之目的,还可用于冶金工业的保温及作消防的灭火剂。
图1 处理后鳞片石墨图2 膨胀后的石墨2 制备膨胀石墨的方法2.1 化学插层法将粒度在100目~160目之间的混合细鳞片石墨(含碳量在85~96%),置于按硫酸(浓度96%):硝酸(浓度65%)=5~7.5∶1配制的主酸化液中搅拌均匀,20~30分钟后加入高锰酸钾(用量为石墨量的6~7%),间歇搅拌20~30分钟后,加入三氯化铁(用量为石墨量的5~6%),间歇搅拌2~10小时,抽滤除去酸液,用水冲洗至PH=5~7,60℃真空干燥,即可制得膨胀石墨。
无卤膨胀阻燃剂及制备方法获国家专利
2 0 际 阻 燃 材 料 与 技 术 研 讨 会 1 国 0
( FR 2 1 ) I S MT 0 0将于9 1 日在成都召 月 7
开
由中 国阻燃学 会和 四川大 学 主办 的2 1 国际阻 00 燃材料 与技术研讨 会 (0 0 n en t n ly oi 2 1 ’Itr ai aS mp s o
泰科 纳工程塑料推 出无 卤阻燃聚合物
泰科 纳 工程 塑料 公 司6 月2日宣布 ,电子 互连 器 件 制 造 商S mtc 司 采 用 了其 低 翘 曲液 晶聚 合 物 a e公 Veta 4 8 ,提 高 了大 尺寸连接 器 的成 型 质量 和效 crE 8 i 率。 Ve ta 4 8是泰科 纳 工程 塑料 为环保 型 电气 电 crE 8 i
期 待为 国 内外科 研及 工程技 术人 员提 供一 个广泛 、
深 度的交流平台 。
子 元件推 出的V- 级无 卤阻燃 聚合物 ,具有低翘 曲、 0
耐 高温 、高 流动 性 、薄 壁 、成 型 周期短 的 特性 。该
材 料 可以使 新 型连接 有 :阻 燃 材 料 的 燃 烧 行 为 与 阻 燃 机
理 、新 型 阻燃剂 、 阻燃 塑料 、阻燃弹 性体 与橡 胶 、 阻燃纤 维与 织物 、防火 涂料 、纳 米 阻燃技 术 、毒 性
增 大 带宽并 提高 传输 速 度 ,还 可 以确保 薄 壁 电子元
件在成 型后具有 更好的平整度 。
剂 。这 种催 化剂 可在水 碳 比2 5 3 0 . 至 . 条件 下长 期运
7 月份就修改稿进行全体投票 。
行 ,能够满 足节 能 型合 成氨 和合 成 甲醇新 工艺 对一
段转化 催化剂的要求 。
一种新型膨胀阻燃剂的合成及其无卤阻燃乙丙橡胶
Ab t ac :Usn o p r s o y h o i e, e te y h io n d a n be z n sr w t ra ,a n v l sr t i g ph s ho u x c lrd p n a r t rtla d O— i mi o n e e a a mae l o e i
a h e e o P c iv d fr E DM o o i s w t 0 p r a b n b a k a h a i y u i g o l 0 p r P .I i c mp st i 2 h s c r o lc t e s me t e h t me b sn n y 6 h s DP n s u t
第3 6卷 第 1期
种 新 型 膨 胀 阻 燃 剂 的 合成 及 其 无 卤阻 燃 乙丙橡 胶
一
杜 隆超 , 盛俭发 章 5) , , -1 陈晋 阳 1
(. 1安徽大学 化学化工 学院 安徽省绿色高分子材料重点实验室 , 安徽 合肥
2 宁 国 中 鼎密 封件 股 份 有 限 公 司 , 徽 宁 国 . 安 2 20 ) 4 3 0
_均三嗪系列膨胀型阻燃剂的合成及应用
12003
图 4 聚磷酸三聚氰胺的化学结构式[17] Fig 4 Chemical structure of melamine polyphosphate[17] 2. 4 其它
Yuxuan Wang 等[18]利用异氰尿酸三缩水甘油 酯 (TGIC) 与 MEL 的本体熔融缩聚反应,反应原理如图 5 所示,合成了一种新型交联结构的三聚氰胺类聚合物 成炭剂,与 APP 复配( 质量比为 1∶ 5) 阻燃 PP,当阻燃 剂添加 32% 时,获得了致密连续的炭层,LOI 达 32% , UL-94 为 V-0 级,最 大 热 释 放 速 率 峰 ( PHRR) 为 486 kJ / m2 ,比纯 PP 降低了 47. 5% ,但有焰燃烧时间为 714 s,比纯 PP 增加了 54. 9% 。
作者简介: 马 丽 (1988 - ) ,女,河北衡水人,硕士,师承晏泓副教授,从事阻燃高分子材料研究。
12002
2015 年第 12 期(46) 卷
图 1 MP 与 PER 反应原理[13] Fig 1 The chemical reaction mechanism of MP with PER[13] Shiqiang Song 等[15] 以 三 氯 氧 磷 ( POCl3 ) 、PER、 27. 2% ,均高于纯 EP 的 LOI 值。添加等量阻燃剂的情 MEL、三乙醇胺( TEOA) 、二苯基二氯硅烷为原料分两 况下,由于 P 和 Si 之间的协效作用,添加 SPDS 比 SP步分别合成了 SPDS 和 SPDM,合成路线如图 2 所示, DM 能获得更高的 LOI 值;二者复配使用时,配比为 1 并研究了二者分别阻燃环氧树脂( EP) 以及二者复配 ∶ 1 时阻燃效果最佳,燃烧后可形成非常致密的炭层, 阻燃 EP 的情况。结果表明,当添加量为 15% ,单独使 添加量由 10. 4% 增加到 15% 时,LOI 值由30. 8% 提高 用 SPDS 或 SPDM,阻 燃 EP 的 LOI 分 别 为 29. 4% 和 到 32. 1% 。
含有机硅的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)新型无卤阻燃剂的合成及在聚丙烯中的应用研究
中 同 一 个 硅 原 子 上 连 有 三 个 氯 原 子 ,而 MC A 上 仅 有 两 个 活 泼 的一 N H ,再 加 上 位 阻 效 应 的影 响 , 这 两 种 化 合 物 在 各 分 子 之 间 相 互 交 联 生 成 立 体 交 联 的 聚合 物 。 因在 MC A 的一 N H 上 连 接 了 含 硅 苯基 , 具 有 很 好 的疏 水 性 能 , 消 除 了 MC A 极 易 吸 潮 的缺 陷 , 增 强 了 与 高 分 子 基 材 的相 容 性 , 改 善 了 采 用 该 阻 燃 剂 的 高 分 子 材 料 的 机 械 性 能 和 加
2 0 1 3 年 第4 4 卷 第9 期
渐; 2化 工
一 2 7 一
含有机硅 的三 聚氰胺氰 尿酸盐 ( MC A) 新 型无 卤 阻燃剂 的合成及在 聚丙烯 中的应用研究
袁益 中
( 浙江华亿工程设计有 限公 司 ,浙 江 上虞 3 1 2 3 0 0 )
摘 要 : 用 苯 基 三 氯硅 烷 和 三 聚 氰 胺 氰 尿 酸 盐 ( MCA) 缩 聚 合 成 了含 有 机 硅 的 三 聚 氰 胺 氰 尿 酸 盐 无 卤 阻燃 剂 。进 行 了合 成 条 件 的优 化研 究 , 得 出 了较 佳 的 合 成 方 法 , 并将 制 得 的 阻燃 剂 应 用 于注 塑 级 聚 丙烯 中 ,表 明 采 用 该 阻燃 剂 比 采 用 未 经 处 理 的 M C A 有 更 好 的 阻燃 性 能 和
力学性能。
关 键 词 :苯基 三 氯硅 烷 ; 三聚氰胺氰尿酸盐 ( MCA) ; 无 卤 阻燃 剂 ; 聚 丙烯 ; 应 用
文章 编 号 :1 0 0 6 — 4 1 8 4 ( 2 0 1 3 ) 9 — 0 0 2 7 - 0 3
膨胀型无卤阻燃材料的制备及其辐照交联工艺研究
c o u l d b e a p p l i e d i n t h e i f e l d o f e l e c t ic r w i r e s a n d c a b l e s .
Ke y wo r ds : EVA ; Ha l o g e n f r e e; I r r a d i a t i o n Cr o s s — l i n k i n g; I n t u me s c e n t F l a me Re t a r d a n t S y s t e m
的 辐 照 交 联 膨 胀 型 无 卤 阻燃 材 料 ,可应 用 于 电线 电缆 领 域 。
关键词 :乙烯醋 酸乙烯酯 ;无 卤阻燃 ;辐照交联 ;膨胀 型阻燃剂
DOI :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5— 5 7 7 0 . 2 0 1 3 . 0 5 . 0 2 9
( 1 .S i c h u a n I n s t i t u t e o f A t o m i c E n e r g y ,C h e n g d u 6 1 0 1 0 1 ,C h i n a ;
2 .S i c h u a n A t o mi c E n e r y g I n v e s t m e n t Ma n a g e m e n t C o . ,L t d . ,C h e n g d u 6 1 0 1 0 1 ,C h i n a ) Ab s t r a c t :A n e w k i n d o f i n t u me s c e n t h a l o g e n — f r e e l f a me r e t a r d a n t ma t e r i a l E V A/ AP P / DP E R / Z E O /
新型阻燃剂的发展现状
随着我国合成材料工业的发展和应用领域的不断拓展,阻燃剂在化学建材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰、衣食住行等各个领域中具有广阔的市场前景。
此外,煤田、油田、森林灭火等领域也促进了我国阻燃、灭火剂生产较快的发展。
我国阻燃剂已发展成为仅次于增塑剂的第二大高份子材料改性添加剂,目前的生产能力 20 万 t/a 摆布,年生产量在 15 万-17 万 t 之间,年消费量 20 万 t 摆布。
不足部份主要从美国和以色列进口,进口的主要品种为有机溴及卤—磷系阻燃剂。
我国阻燃剂生产厂 60 余家,能够生产 50 余种产品,主要为溴磷系列,其中溴系阻燃剂是最重要的系列,约占我国有机阻燃剂的 30%。
、国内阻燃剂的品种和消费量还是以有机阻燃剂为主,无机阻燃剂生产和消费量还较少,但近年来发展势头较好,市场潜力较大。
阻燃剂中最常用的卤系阻燃剂虽然具有其他阻燃剂系列无可比拟的高效性,但是它对环境和人的危害是不可忽视的。
环保问题是助剂开辟和应用商关注的焦点,所以国内外向来在调整阻燃剂的产品结构,加大高效环保型阻燃剂的开辟。
1.环保型阻燃剂应用和生产现状随着人们环保、安全、健康意识的日益增强,世界各国开始把环保型阻燃剂作为研究开辟和应用的重点,并已经取得了一定的成果。
阻燃剂按有效元素分类,可分为磷系、氯系、溴系和锑基、铝基、硼基阻燃剂等。
本文根据阻燃有效元素将阻燃剂分为无卤阻燃剂、溴系阻燃剂、卤—磷协同阻燃剂及其他阻燃剂四个种类,分别介绍其中几种环保且具有应用前景的阻燃剂。
1.1 无卤阻燃剂无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂向来是人们追求的目标,近年来全球一些阻燃剂供应和应用商对阻燃无卤化表现出较高热情,对无卤阻燃剂及阻燃材料的开辟也投入了很大的力量。
据分析,无卤阻燃剂主要品种为磷系阻燃剂及无机水合物。
前者主要包括红磷阻燃剂,无机磷系的聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸酯等,有机磷系的非卤磷酸酯等。
无卤阻燃高玻纤量聚丙烯材料的制备及性能研究
广东化工2019年第17期·40·第46卷总第403期无卤阻燃高玻纤量聚丙烯材料的制备及性能研究雷玉才1,李伟浩2,赖涛1,宋聂志1(1.中山康诺德新材料有限公司,广东中山528441;2.广东省石油与精细化工研究院,广东广州510665)Halogen-free Flame Retardant Modified Polypropylene of High Glass FiberContent:Preparation and CharacterizationLei Yucai1,Li Weihao2,Lai Tao1,Song Niezhi1(1.Zhongshan Complord New Materials Co.,Ltd.,Zhongshan528441;2.Guangdong Research Institute of Petrochemical and Fine Chemical Engineering,Guangzhou510665,China)Abstract:Melamine piperazine polyphosphate flame retardant(MPIPP)is a new phosphorus-nitrogen intumescent flame retardant of halogen-free.It has high flame retardant efficiency and high temperature resistance,which significantly reduce flame retardant content and the mechanical damage to the resultant materials, thus making MPIPP being an excellent candidate when used in halogen-free flame retardant polypropylene(PP)of high glass fiber content.In this study,different components of MPIPPs were synthesized by adjusting the ratio between anhydrous piperazine and melamine,and their flame retardancy was evaluated by UL94 flame retardant grade test.The results of flame retardant grade test show that when the ratio of piperazine to melamine is1︰0.8~1︰0.6,the prepared MPIPP has the best flame retardant effect.Moreover,to investigate the practical application of MPIPP in halogen-free flame retardant PP of high glass fiber,the synergistic flame retardant effect between MPIPP and reinforced glass fiber,compatibilizer maleic anhydride grafted polypropylene(PP-MA),as well as flame retardant synergist zinc oxide was investigated in this paper.The results show that MPIPP flame retardant modified polypropylene of high glass fiber content exhibits good processability as the glass fiber content is10%~30%.Additionally,when the content of PP-MA is6%,the strength of the material reaches its peak value,while the in-took compatibilizer PP-MA shows little color change with MPIPP.Zinc oxide(ZnO)and MPIPP show synergistic flame retardant behavior,and when the content of ZnO is1.5%,the resultant materials exhibits the highest flame retardant efficiency.Keywords:melamine piperazine polyphosphate;phosphorus-nitrogen flame retardant;glass fiber reinforced polypropylene玻璃纤维增强聚丙烯(PP)具有成本低、易加工、比强度高、电绝缘性高等优点,在家电、汽车等行业具有广泛的应用,特别是在新能源汽车行业中,可部分替代密度较大的金属材料,使车身轻量化,显著提高汽车续航里程[1]。
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工学硕士学位论文新型无卤膨胀阻燃剂的制备及其阻燃材料的开发*******大学****年*月国内图书分类号:***工学硕士学位论文新型无卤膨胀阻燃剂的制备及其阻燃材料的开发硕士研究生:导师:申请学位级别:学科、专业:所在单位:答辩日期:授予学位单位:Classified Index:TQ314.Dissertation for the Master Degree in Engineering STUDY ON NOVEL HALOGEN-FREE INTUMESCENT FlAME-RETARDANT AND ITS FLAME-RETARDEDMATERIALCandidate:Supervisor:Academic Degree Applied for:Specialty:Date of Oral Examination:University:新型无卤膨胀阻燃剂的制备及其阻燃材料的开发摘要可膨胀石墨(Expandable Graphite,简称EG)不但保持了石墨优异的理化性质,而且由于插入物质与石墨碳层的相互作用而呈现出独特的物理与化学特性而倍受关注。
作为典型物理膨胀型阻燃剂,其研究和应用是最近阻燃领域的热点。
本论文系统研究了EG的制备方法及其工艺过程,采用分步插层法成功的将硝酸盐和含磷化合物插入石墨层间,通过测试其膨胀体积、增重和热失重等着重研究了这两类插层物插层EG的性能,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、表面能谱分析(EDS)等方法系统研究了EG的结构。
通过将制得的EG与传统阻燃剂复配,得到了高阻燃性能的协同阻燃剂,并在此基础上获得了具有优良综合性能的无卤膨胀阻燃材料。
本论文的研究表明:(1)与直接插层法相比,分步插层法更有利于插层物质进入石墨层间,进而得到性能稳定、高膨胀倍率、高增重的EG。
同时分步插层法反应较为温和,大大降低了制备过程的危险性和刺激性气体的产生;(2)膨胀体积与插入石墨层间的插层剂质量和膨胀过程的热失重之间均存在线性关系,制备工艺条件也对EG的性能有很重要的影响,主要因素为:插层剂种类、氧化剂用量、反应时间、反应温度等;(3) 成功制备了高膨胀体积硝酸盐-硫酸共插层EG,其中硝酸铁-硫酸共插层EG的膨胀体积为450mL/g、硝酸钠-硫酸共插层EG为420mL/g;(4)成功制备了含磷化合物-硫酸共插层EG,其中磷酸-硫酸共插层EG膨胀体积为230mL/g,磷酸铵-硫酸共插层EG为280mL/g,聚磷酸铵(APP)-硫酸共插层EG为240mL/g,EG抗氧化性能明显提高;(5)不同插层剂制备的EG具有不同的阻燃性能,在添加量为25%时,分步插层法制备硝酸铁-硫酸、磷酸-硫酸、聚磷酸铵-硫酸、APP-硫酸共插层EG阻燃EVA的氧指数分别为21.2%、26.5%、27.8%、29.2%,可见含磷化合物-硫酸共插层EG具有较好的阻燃性能;(6)所制备的EG具有优于传统阻燃剂的阻燃性能。
并与ATH、IFR具有显著的协同阻燃作用,能大大提高无卤阻燃剂的阻燃效果,所制备的无卤膨胀阻燃材料具有良好的综合性能。
关键词可膨胀石墨;硝酸盐;含磷化合物;阻燃剂- I -STUDY ON NOVEL HALOGEN-FREEINTUMESCENT FLAME-RETARDANT AND ITSFLAME-RETARDED MATERIALAbstractIt is widely reported that Expandable Graphite (EG) not only possesses the unique characteristic properties of graphite, but also takes on the unusual chemical and physical properties because of the interactions betweeen intercalated agents and graphite layers. As a typical physical intumescent flame retardant, the study and application of EG have recently become a hot topic in flame retardant fields.In this paper, two methods, direct intercalation and two-step method were used to prepare EG and the process and reaction conditions were discussed in detail. EG intercalated wtih nitrate or phosphorous compounds were successfully prepared by two-step method. The properties of EG as prepared were investigated by expansion volume, weight increment, weight loss and the structure was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). Moreover, the synergistic flame retardant properties of EG with aluminum trihydrate (ATH) or chemical intumescent flam retardants (IFR) were also studied. Thus, novel flame retardant compounds with high flame retardant efficiency were obtained and used to develop halogen-free flame retardant material with excellent mechanical and flame retardant properties.Following results can be obtained in the paper: (1) Products prepared by two-step method show bigger expansion volume, higher thermal stabilities and more mass increment than those by direct intercalation method, revealing that the two-step method is a better method to prepare EG. Meantime, the moderate reaction temperature of two-step method can be helpful to decrease the danger during experiments. (2) The expansion volume of EG has a linear relationship- II -with the mass increment after intercalation reaction and the weight loss after expansion. Reaction conditions, such as reation time, reaction temperature, dosage of oxidizer, play important roles on the properties of EG. (3) Nitrate as cointercalated agents, was successfully intercalated into the graphite interlayers. EG, as prepared, shows promising expansion volume. For example, the expansion volume of Fe(NO3)3-H2SO4-EG is 450mL/g and that of NaNO3-H2SO4-EG is 420mL/g. (4) EGs intercalated with phosphorous compounds are successfully prepared. As a result, the expansion volumes of H3PO4-H2SO4-EG, (NH4)3 PO4- H2SO4-EG and APP-H2SO4-EG are 230 mL/g, 280 mL/g and 240mL/g, respectively. The oxidation resistance of EG, as prepared, was obviously improved. (5) EG with different intercalated compounds shows different flame retardant properties. At 25% loading level, the LOI values of EVA flame retarded by Fe(NO3)3-H2SO4-EG, H3PO4-H2SO4-EG, (NH4)3PO4-H2SO4-EG or APP-H2SO4-EG can reach 21.2%, 26.5%, 27.8% and 29.2%, respectively. Among all EGs prepared, APP-H2SO4-EG possesses the best flame retardant property. (6) EG as prepared in the paper possesses better flame retardant properties than traditional flame retardants, such as ATH and IFR. Obvious synergistic effects of EG/ATH or EG/IFR can be found. Base on this, flame retardant materials with good properties have been developed.Keywords Expandable graphite; Nitrate; Phosphorous compounds; Flame retardant- III -目录摘要............................................................................................................................... I Abstract ....................................................................................................................... II第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2可膨胀石墨的研究进展及趋势 (3)1.2.1可膨胀石墨的阻燃应用前景 (4)1.2.2可膨胀石墨的研究进展 (5)1.3本论文研究目的、意义及内容 (7)第2章理论分析 (8)2.1 可膨胀石墨的结构特征 (8)2.1.1 石墨的微观结构 (8)2.1.2 可膨胀石墨的微观结构 (9)2.2 可膨胀石墨的插层原理与膨胀过程 (11)2.2.1 石墨的插层原理 (11)2.2.2 可膨胀石墨的膨胀过程 (11)2.2.3 膨胀石墨的特性 (12)2.3 可膨胀石墨的制备方法 (13)2.4 本章小结 (15)第3章试验部分 (16)3.1试验用主要原料 (16)3.2 试验用主要仪器设备 (17)3.3试验方法与工艺路线 (17)3.3.1制备EG的试验方法及工艺路线 (17)3.3.2 阻燃材料的制备方法与路线 (19)3.4分析表征方法 (19)3.4.1膨胀体积的测定 (19)3.4.2反应增重、热失重测试 (19)3.4.3扫描电镜分析 (20)3.4.4 X-射线衍射分析 (20)- IV -3.4.5氧指数测试 (20)3.5本章小结 (21)第4章结果与讨论 (22)4.1 EG的制备方法及工艺研究 (22)4.1.1直接插层法制备EG的反应条件 (22)4.1.2直接插层法制备不同物质插层EG (27)4.1.3分步插层法制备硝酸盐-硫酸共插层EG (29)4.1.4分步插层法制备含磷化合物-硫酸共插层EG (33)4.2 EG的结构及其性能研究 (36)4.2.1 EG增重、热失重与膨胀体积的相互关系 (36)4.2.2 硝酸盐-硫酸共插层EG的结构与性能分析 (37)4.2.3含磷化合物-硫酸共插层EG的结构与性能分析 (43)4.2.4 直接插层法与分步插层法制备EG的插层原理比较 (50)4.3 新型无卤膨胀阻燃材料的开发 (50)4.3.1 不同插层剂插层EG阻燃EV A (50)4.3.2 新型无卤膨胀阻燃材料的性能 (51)4.4 本章小结 (52)结论 (53)参考文献 (54)攻读硕士学位期间发表的学术论文 (60)致谢 (61)第1章绪论1.1课题背景随着现代化科学技术的发展,塑料、橡胶、纤维等合成材料越来越广泛的应用于交通、运输、建筑材料、电子电器等各个领域,在国民经济建设和人民生活中发挥着巨大作用。