聚合物的低烟无卤(LSOH)阻燃技术的现状和发展趋势

聚合物的低烟无卤（ＬＳＯＨ）阻燃技术的现状和发展趋势一．阻燃聚合物的分类

1.1按聚合物种类划分

热塑性塑料

但大型跨国电子公司在此基础上又对自己的产品进行了更为苛刻的限量要求，重金属限量从几十PPm到100PPm不等，对PBB、PBDE的限量，有些公司要求不得被检出。

2．2 RoHS的技术成因及欧美分歧

含卤(特别是溴系)阻燃聚合物体系因其突出的阻燃效果，80年代中期以前在阻燃聚合物市场中占有绝对的统治地位。电线电缆工业界中的聚氯乙烯(PVC)即是其中的一例，至今仍在护套和绝缘料中承担着主要角色。随着社会的进步和科学技术的飞速发展，PVC内在的弱点(燃烧时释放的大量烟雾，严重的腐蚀性气体和有毒气体)益发明显，从那时起评估和寻找PVC料的替代物遂成为人们争论的焦点。

自PVC出现二噁英（Dioxin）毒害问题以来，多溴联苯醚（PBDEs）类阻燃剂的生产及应用一直面临着环保压力，即使是在多溴联苯醚中最为安全的十溴联苯醚，情况也不乐观。首先，使用十溴二苯醚及其协同阻燃剂三氧化二锑（Sb2O3）生产的阻燃电子电器塑料器件在

遇火燃烧或焚烧回收处理中会释放大量烟雾及含溴化氢（HBr）的腐蚀性气体。浓烟将迅速导致火灾现场人员窒息并增大消防

救援的难度，而腐蚀性气体将导致火灾现场及附近的电子电器设备因酸腐蚀而全部废弃；其次、十溴二苯醚的生产、运输、储藏、应用及废弃产品的回收全过程中，虽然其对环境产生的影响并不像五溴二苯醚和八溴二苯醚那样恶劣，但仍然存在产物在环境中的毒性积累及至癌物质溴代喃和二噁英的问题，这使得欧盟在1991年就曾提出将多溴二苯醚（PBDEs）在一些产品中的使用量限制到0.1%的指令，只是由于采用防火安全标准及尚无合适的替代品而延迟了指令的实施。

过去的15年(1987-至今)无卤阻燃体系逐渐进入了欧洲，并被接受为电缆制造技术的一个部分，而美国则并非如此,一般只限于返销欧洲的产品才做此规定。欧洲和美国基于不同的国情和背景对火灾安全问题历来有着两种不同的观点，美国认为：祸灾的根源在于一氧化碳(CO)毒气的产生以及其后的轰燃("flashover")过程中CO转化为CO2的热释放，因此,如果能通过一些办法控制过程的热释放,即可减少火灾的危害；而欧洲传统以来深信：祸灾的严重性取决于人们脱离火情现场的成功率，烟气的刺激性和毒性是制约脱离火情现场的主要因素。因此，对于燃烧中产生的烟，毒，和腐蚀应该给予优先的关注，换言之，彻底摈弃卤素物质的生产和使用是当务之急。

2．3 RoHS的商业成因

欧盟两指令的出台在其保护环境的合理外衣下还隐含着其深远根源及值得关注的背景。

首先是欧盟利用WTO法规构筑绿色壁垒，针对发展中国家设置其水平还难以达到要求的技术性贸易壁垒，从而保护本国产品和市场以提高环保标准的形式实施贸易保护主义，是一种新的技术性贸易壁垒，其合理性、隐蔽性比其它技术性贸易壁垒更大，也就较难应对。

其次，还有欧盟利用绿色壁垒抗衡美国的深刻背景在内。不少日用工业消费品，美国在中国等发展中国家贴牌生产，其中大部分在本国销售，但还有几成转口，以转到欧洲最多。美国、欧盟争夺世界市场的竞争历来十分激烈，有时达白热化程度，互相公开进行贸易报复。欧盟高筑技术性贸易壁垒，深入分析，也“痛”在美国身上。

三、LSOH阻燃技术的现状

随着科技的进步，人类文明程度的提高和阻燃法规的驱动，工程技术人员越来越侧重无卤、低烟、低毒、高效的阻燃材料的开发工作，全球从事LSOH阻燃技术研究的公司和校所不可胜数，其中大型化学公司就有壳牌、杜邦、巴斯夫、拜耳、埃克森、GE化学、赫司特、联碳化学、丰田等，而国内总体上的研究水平基本与国际先进水平同步，但由于无卤化研究及应用历史远比不上卤化物阻燃，因此，LSOH阻燃技术尚牌处于方兴未艾阶段，商品化品种十分有限。

3．1非交联填充型阻燃

Mg(OH)2、AL(OH)3是世界阻燃剂重量销售比占第一位的一类完全环保的无机阻燃剂，在EV A、PE、EPDM中添加60-70%可以获得良好的阻燃效果，但其延伸率通常低于100%，这种非交联的填充型阻燃材料，只能使用于被固定/埋入/不受外力牵拉的场合，对于电缆或电子产品难以适应。

3．2填充交联技术

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非卤素系阻燃剂种类

非卤素阻燃剂依种类区分，有机类有：有机磷系、氮系、磷/氮系（如膨胀性阻燃剂）

无机类有：无机磷系、氢氧化铝、氢氧化镁等等。在此将较常用之阻燃剂做简单说明：

1、有机磷系阻燃剂：包括磷酸脂，有机磷盐，氧化磷，含磷多元醇及磷氮化合物，而应用

最广泛为磷酸脂及含卤衍生物。有机磷系之毒性、热稳定性是目前较关注的问题。所以在应用上较有限制。

1.1磷酸脂类：

此类阻燃剂具有阻燃及增塑的作用，但阻燃效果不佳，目前较常使用为含卤素磷酸脂，

因此此类阻燃剂在应用上常被当作增塑剂使用。

1.2氧化磷类：

此类阻燃剂水解稳定性较磷酸脂高，但大部分为反应型阻燃剂。

2、氮系阻燃剂：

此类阻燃剂主要有三聚氰胺（melamine;MA）及其盐类，可单独使用，也常作为混合

膨胀型阻燃剂的成分。此类阻燃剂主要利用分解吸热及生成不然气体以稀释可燃物而发挥阻燃作用。主要优点是无卤、低毒、低烟、不产生腐蚀性气体、价格便宜，但是其阻燃速率不佳，不利于分散。

2-1三聚氰胺（melamine;MA）

白色单斜晶体，不可燃、低毒、无腐蚀性和刺激性，加热分解时吸收大量的热，并放出氨而形成多种缩聚物，还可促进高聚物碳化，但MA燃烧时会产生少量之HCN是其缺点。

2.2melamine cyanurate(MA)

为MA的氰尿酸盐，白色结晶物，在高温下时脱水成碳层，释放出氮气，此类阻燃效果优于三聚氰胺(melamine;MA)

3、膨胀型阻燃剂

此类阻燃剂以磷、氮为阻燃元素，它一般不含卤素，因此也不需要镝化物来帮助阻燃。此类阻燃剂在受热或燃烧时，表面会生成一层均匀之多孔碳质泡沫层此泡沫层能隔热、隔氧、抑烟、并能防止低垂现象，因此有很好之阻燃效果及抑烟效果。膨胀型阻燃剂主要有三种组成，分别为酸源（脱水功能，如磷酸盐或磷酸脂）、碳源（增加碳层，如多元醇）及气源（大部分为发泡剂，如含氮化合物）。

4、无机磷系阻燃剂：

此类阻燃剂的阻燃效果佳，热稳定性良好，不挥发，无卤，水溶性低、耐水、不易吸潮，因此被广泛使用，特别是红磷与聚磷酸胺。

4-1红磷：