溴系阻燃剂

2. 溴系阻燃剂

2.1 溴系阻燃剂的特点

溴系阻燃剂与其他阻燃剂相比,主要有以下优点[1]:1)阻燃效率高,添加量少,对被阻燃基材的加工性能和理化性能影响较小;2)有优良的热稳定性和水不溶性;3)分散性好,与材料有较好的相容性;4)原料来源充足,制备工艺成熟,价格低廉;5)热分解温度范围窄,起阻燃作用的成分比集中,浓度大。6)种类繁多,能满足多种高聚物加工工艺及阻燃产品的使用要求,应用范围广。

2.2 阻燃机理

其主要作用机理是溴系阻燃剂受热分解生成HBr,而HBr能捕获传递燃烧链式反应的活性自由基(如OH·、O·和H·),生成活性较低的溴自由基,致使燃烧减缓或中止[2]。

RX → HX.

HX + HO·→X·+ H2O

RH + X·→ HX + R·[18,19]。

此外,HBr为密度大的气体,并且难燃,它不仅能稀释空气中的氧,同时还能覆盖于材料表面,替代空气,致使材料的燃烧速度降低或自熄。

2.3 溴系阻燃剂分类

溴系阻燃剂从使用方法上可将其分为反应型和添加型;从化合物结构上可将其分为多溴二苯醚类、溴代苯酚类、溴代双酚A类、溴代邻苯二甲酸类、溴代多元醇类、溴代烷烃类以及其他新型溴系阻燃剂。其中最重要的是多溴二苯醚((PBDEs)、四溴双酚A (TBBPA)和六溴环十二烷(HBCD)等,前两者的产量占溴系阻燃剂的50%左右[3]。

2.4 十溴二苯醚

十溴二苯醚(DBDEs)是由溴与联苯醚在AlCl3作用下反应制得,其含溴量高达83·3%(质量分数),热稳定性好,阻燃效能高,且价格适中,广泛应用于聚苯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺等热塑性塑料的加工,也可用于环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯等热固性树脂的阻燃加工,是一种产量和消耗量较大的添加型含溴阻燃剂[4]

文献报道的十溴二苯醚的合成工艺有两种方法；一是溶剂法，二是无溶剂法。

2. 5 四溴双酚A

四溴双酚A(TBBPA)是双酚A的溴化衍生物,含溴量为58·8%(质量分数),可分为反应型和添加型阻燃剂。反应型四溴双酚A主要用作含溴环氧树脂和含溴聚碳酸酯的中间体,用于制备含溴环氧树脂、含溴聚碳酸酯、含溴酚醛树脂等阻燃树脂。四溴双酚A与COCl2反应生成含溴为58%(质量分数)的四溴双酚A聚碳酸酯,具有热稳定性高、渗出量少、加工性能优异、对树脂的物理性能影响较小和不腐蚀等优点。添加型主要用作环氧树脂、酚醛树脂、HIPS、ABS、不饱和树脂和聚氨酯等材料的阻燃,TBBPA具有促进聚合物熔体流动性的特征,用40%质量分数)即可达到很好的阻燃效果,氧指数可达30·9[5]。

二酚基丙烷(双酚A)在溶剂中澳化合成四嗅双酚A(T.B.A)，其反应式为：

利用溶剂对原料和溴化中间产物三溴代物等的溶解，进一步和溴反应使嗅化反应趋

于完全，制得高纯度的白色T.B.A晶体，其熔点为181℃.[6]

3 溴系阻燃剂存在的问题

（1）.“二恶英”问题

1986年瑞士的研究人员发现多溴二苯醚(PBDEs)及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中含有剧毒、致癌的多溴代二苯并二英(PBDD)和多溴二苯并呋喃(PBDF)。1989年德国环保局在本年度的一份报告中指出,以十溴二苯醚、八溴二苯醚和五溴二苯醚阻燃的PS、PP、PU、ABS、PVC、PBT、聚碳酸酯及环氧层压板等塑料在600℃热分解时含有

PBDF,以多溴二苯醚阻燃的塑料制成的电视机外壳,电视机连续工作三天之后,所在空间大气中可检测到微量的PBDF(2·7 pg/m3),这就是所谓“二恶英”问题

（2.）二恶英有明显的免疫毒性，可引起动物胸腺萎缩、细胞免疫与体液免疫功能降低等。二恶英还能引起皮肤损害，在暴露的实验动物和人群可观

察到皮肤过渡角化、色素沉着以及氯痤疮等的发生。二恶英染毒动物可出现肝脏肿大、实质细胞增生与肥大、严重时发生变性和坏死。二恶英对动物有极强的致癌性。用2，3，7，8-TCDD 染毒，能在实验动物诱发出多个部位的肿瘤。流行病学研究表明，二恶英暴露可增加人群患癌症的危险度。根据动物实验与流行病学研究的结果，1997年国际癌症研究机构将2，3，7，8-TCDD确定为Ⅰ类人类致癌物。