高分子阻燃剂配方设计指导
高分子阻燃剂课件
上述这些树脂都可以通过缩聚反应获得， 上述这些树脂都可以通过缩聚反应获得，部分这 类阻燃聚合物的合成方法和分子结构图示如下： 类阻燃聚合物的合成方法和分子结构图示如下：
NH3
COOH O C NH3 COOH
NH3
O C
H N
H N n
O O O
O O O
O N
N om ex
O N n O
NH3
O
1.3 高分子阻燃剂的研究进展
开发新型阻燃树脂方面目前已经取得较大进展 它们的共 同特点是分子内存在苯环等芳香结构，分子间作用力较 分子内存在苯环等芳香结构， 分子内存在苯环等芳香结构 分子中碳氢元素比较大，不含或很少含氢元素， 大，分子中碳氢元素比较大，不含或很少含氢元素，燃 点和熔点较高，在高温下不易分解， 点和熔点较高，在高温下不易分解，化学和热稳定性较 好。是一类特殊的工程塑料。在受到高温，或者遇到火焰 时能发生碳化，而阻止燃烧的继续。 最常见的这类阻燃树脂主要是一些具有芳香酰胺结构内酰 胺等梯形结构和某些芳香聚脂结构的聚合物。 目前已经有多种商品出售，多数可以制成阻燃纤维等结构 材料。其中包括Komex kermel Komex PBI Kapton 以及Kynol Kynol纤维，其中Kynol Kynol纤维据说可 Enkatherm Kynol Kynol 以短时受2500℃ 2500℃的高温，在150℃ 150℃氧气存在下可以长期保 2500℃ 150℃ 持稳定。
生成气体或者液体覆盖机理 如果加入的物质在燃烧产生的高温
下发生熔化气化或者分解成不燃性气体， 下发生熔化气化或者分解成不燃性气体，生成物会暂时将聚合物覆 盖与燃烧必须的空气隔绝，同样也可以使燃烧终止。 盖与燃烧必须的空气隔绝，同样也可以使燃烧终止。
一种高分子复合阻燃剂遍分享n及其制备方法
一种高分子复合阻燃剂遍分享n及其制备方法说实话一种高分子复合阻燃剂及其制备方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我当时就想啊，这高分子复合阻燃剂肯定得有一些基础的原料来构成吧。
我就先琢磨常见的那些可能有阻燃性能的原料。
最开始我试了很长时间，用了好多单一的阻燃原料混合，我想着也许简单混合就能行呢，就像咱把盐和糖随便混在一起那么简单，可结果是大错特错，这跟我想象的完全不一样啊。
后来我想，是不是这些原料得经过某种处理才行。
所以我试过把其中一些原料加热处理，就像咱们做饭把东西加热炒熟一样，想让它们的性能发生些变化。
但是加热到多少度就挺有讲究的，我一开始就是瞎试温度。
有时候温度太低，原料好像没什么反应，这复合阻燃剂的阻燃效果根本就不好。
有时候温度又太高了，直接把原料烧焦了，那肯定也是不行的。
还有一个难点就是这些原料的比例，这比例就像做菜时候放盐的多少，放多了太咸放少了没味道。
我试过好多不同的比例，比如这个原料多一点，那个原料少一点。
经过无数次的尝试，才慢慢发现一些规律。
比如说有种原料要是放多了，整个复合剂在其他材料里难分散，就像沙子融入水里，要是太多沙子就全沉底了。
可要是这种原料放太少，那阻燃能力又不够。
我再说下原料的选择方面吧，我也不确定算不算完全正确啦。
当时我就翻了一堆资料，找那些理论上包含阻燃元素的化合物来做原料的比对。
有些化合物，通过计算感觉可行，可实际做下来效果很差。
所以最终确定原料也是经过了大量的试验和筛选。
在制备过程中，混合的速度和方式我也是摸索了很久。
如果混合得慢，可能就像搅拌不均匀的面糊一样，各原料之间结合得不好，做出来的东西性能就不稳定。
要是混合得太快呢，那可能有些原料的性能会被破坏掉，就像快速搅拌会把蛋糕里的一些气泡全都弄没了，蛋糕就不好吃了。
这个混合就像是给这些原料编排舞蹈，要有合适的节奏才行。
这些设备方面我也折腾了好久。
我试用了不同的搅拌设备，有的搅拌桨大，有的搅拌桨小。
这小搅拌桨有时候只能混合很小一部分原料，就像用小勺子舀粥，舀半天也舀不了多少。
阻燃剂生产工艺与配方
阻燃剂生产工艺与配方阻燃剂是一种用于提高材料阻燃性能的化学物质。
它可以起到抑制材料燃烧、减少火势蔓延的效果，大大提高了材料的安全性。
阻燃剂的生产工艺和配方则是保证阻燃剂具有高效性能的关键因素。
阻燃剂的生产工艺主要分为合成法和改性法两种。
合成法是指通过化学合成的方法制备阻燃剂。
一般采用聚合物合成方法，即通过聚合反应将单体转化为高分子聚合物。
合成阻燃剂时，常使用的单体有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等。
在反应过程中，加入辅助剂、交联剂等，控制反应条件，以提高产率和阻燃效果。
改性法是指在已有材料中添加阻燃剂，改变其阻燃性能。
此方法一般用于改良现有材料，如塑料、纺织品等。
改性阻燃剂通常使用的是无机盐和有机阻燃剂。
无机盐主要有氢氧化镁、氧化铝、磷酸铵等，有机阻燃剂主要有六溴环十二烷、三溴环丁烷等。
在添加阻燃剂时，需要精确控制添加剂的种类和比例，以确保材料阻燃效果的提高，同时避免对材料性能产生不良影响。
阻燃剂的配方设计是阻燃剂生产的核心环节。
配方设计应根据所需的阻燃效果、工艺条件和材料性能等因素来确定。
一般来说，阻燃剂的配方中包括主剂、助剂和添加剂三个部分。
主剂是指主要的阻燃剂成分，如氯化聚烯烃等。
助剂则是用于提高阻燃剂的耐热性、增塑性等性能，如抗氧剂、增稠剂等。
添加剂主要用于调整阻燃剂的流动性、稳定性等，如润滑剂、分散剂等。
在进行阻燃剂生产工艺和配方设计时，需要充分考虑材料的具体应用领域和要求，如建筑材料、电子产品等，以确保阻燃剂能够在各种条件下发挥最佳阻燃效果。
此外，还需要对阻燃剂进行严格的质量控制和检测，以保证其符合相关的法规和标准要求。
总之，阻燃剂生产工艺和配方设计是保证阻燃剂具有高效性能的重要环节。
合理选择生产工艺，精确控制配方，以及进行严格的质量控制和检测，都是阻燃剂生产过程中不可忽视的关键因素。
通过持续的研发和创新，可以不断提高阻燃剂的效能，并满足不同材料的阻燃需求。
阻燃PA66的配方设计
※树脂的选择
（1）树脂品种的选择 树脂要选择与改性目的性能最接近的品种，以节省加入助剂的使用量。 如耐磨改性，树脂需要首先考虑选择三大耐磨性树脂PA、POM、 UHMWPE；再如透明改性，树脂要首先考虑三大透明树脂PS、PMMA、 PC。 （2）树脂牌号的选择 同一种树脂的牌号不同，其性能差别也很大，应该选择与改性目的性能 最接近的牌号。如耐热改性PP，可在热变形温度100~140℃的PP牌号范 围内选择，我们要选择本身耐热140℃的PP牌号，具体如大韩油化的PP4012。 （3）树脂流动性的选择 配方中各种塑化材料的黏度要接近，以保证加工流动性。对于黏度相差 悬殊的材料，要加过渡料，以减小黏度梯数。如PA66增韧、阻燃配方中常 加入PA6作为过渡料，PA6增韧、阻燃配方中常加入HDPE作为过渡料。
※助剂的选择
虽然PA66本身有阻燃性，但仍需要加入阻燃剂。
一、助燃剂的选择原则，助燃剂的选择主要从阻燃效率、产品性能、毒性等 方面考虑： ①阻燃效果好、用量少； ②与尼龙的相容性较好； ③分解温度高，在PA加工温度下不分解； ④耐久性优良，无明显的表面迁移； ⑤对材料的力学性能的影响较小，大多数阻燃剂均会降低材料的性能； ⑥产品电性能影响小，有些阻燃剂对产品电性能有很大影响，从而限制了在 电子电器领域应用； ⑦对设备的腐蚀尽可能小，一般来讲卤素阻燃剂分解产生HX,对设备有一定的 腐蚀； ⑧无毒、无臭、无污染； ⑨价格便宜，阻燃剂价格与用量是材料生产成本的主要因素。
次数
试验
燃烧等级
1
A-X
2
A-Y
3
B-X
4
B-Y
5
C-X
6Байду номын сангаас
C-Y
※助剂的选择
PVC配方设计之阻燃剂知识大全
PVC配方设计之阻燃剂知识大全第一节概述大多数高分子材料,无论中天然的,还是合成的,遇火都会燃烧.阻燃剂就是一类能够防止材料被引燃或者抑制火焰传播的助剂.阻燃剂主要用于合成高分子材料或天然高分子材料的阻燃.在高分子材料中加工入阻燃剂﹐能够减少高分子材料的可燃性﹐能使高分子材料接触火焰时﹐燃烧迅速变慢﹐离开火源后能较快的自熄。
注意﹐含有阻燃剂的材料并不能成为不燃材料﹐它们只能减少火灾危险﹐而不能消除火灾危险。
对阻燃剂的要求是多方面的。
人们希望阻燃剂能在用量很低的情况下具有持久的阻燃作用﹔希望阻燃剂无毒﹐不会在燃烧时生成有毒气体和浓烟﹔希望阻燃剂具有较高的热稳定性﹐在遇火情况下不会分解或者挥发﹔希望基础树脂的力学性能和物理性能不会由于阻燃剂的使用而损失或降低。
应在材料的阻燃性及其它性能之间寻求最佳的性/价比（effect ratio /cost）﹐而不能过多地降低材料原有的良好性能为代价﹐来一味地满足阻燃性能过高的要求。
除此之外﹐在提高材料阻燃性的同时﹐应尽量减少材料的热分解或燃烧生成的有毒气体信发烟量。
在阻燃剂领域﹐阻燃和抑烟是相辅相成的。
阻燃剂主要是含磷﹑卤素﹑硼﹑锑﹑铅﹑钼等元素的有机物的无机物。
根据其使用方法﹐阻燃剂一般分为添加型和反应型两类。
添加型阻燃剂是在塑料加工过程中简单参加和混合在塑料中﹐主要用于热塑性塑料。
反应性阻燃剂是在聚合物合成过程中﹐作为一个组分参加反应﹐并键合到聚合物的分子链上﹐多用于热固性树脂。
有些反应型阻燃剂﹐也可在塑料的加工过程中添加。
按照化学结构﹐阻燃剂又可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两类。
无机阻燃剂包括铝﹑锑﹑锌﹑钼等金属氧化物﹑磷酸盐﹑硼酸盐﹑硫酸盐等﹔有机阻燃剂包括含卤脂肪烃和芳香烃﹑有机磷化合物﹑卤化有机磷化合物等。
阻燃剂按照起阻燃作用的主要元素还可分为卤素系阻燃剂﹑磷系阻燃剂以及铝﹑锑﹑硼﹑钼等金属氧化物阻燃剂﹔也可以按大的类别分为溴系﹑磷系﹑氯系和铝基﹑硼基﹑锑基阻燃剂等。
阻燃剂配方工艺
阻燃剂配方工艺是指在材料中加入一定比例的阻燃剂，通过特定的工艺手段，使材料具备阻燃性能。
阻燃剂配方工艺主要包括以下几个方面：
1. 阻燃剂选择：根据材料的燃烧特性以及所需阻燃性能，选择具有良好阻燃效果的阻燃剂。
常见的阻燃剂有磷酸盐、硫酸盐、硼酸盐、铝酸盐、有机硅等。
2. 配比设计：根据阻燃剂的性能、成本以及材料的燃烧特性，设计合适的阻燃剂配比。
通常情况下，阻燃剂的添加量会在5%-30% 之间。
3. 混合工艺：将阻燃剂与材料基体进行混合，使阻燃剂均匀分散在材料中。
混合工艺可分为干混法和湿混法。
干混法是将阻燃剂与基体材料直接混合；湿混法是将阻燃剂与基体材料的水溶液混合，再经过干燥过程。
4. 成型工艺：将混合好的阻燃材料进行成型加工，如注塑、压制、挤出等。
成型工艺应保证阻燃剂在材料中分布均匀，且不易脱落。
5. 固化工艺：对于某些需要固化的阻燃材料，如复合材料、塑料等，需要进行固化处理。
固化工艺包括加热固化、光照固化、辐射固化等，具体取决于材料的性质和阻燃剂的类型。
6. 后处理：对于某些阻燃材料，如纺织品、木材等，需要在表面涂覆一层阻燃剂，以提高阻燃效果。
后处理工艺包括喷涂、刷涂、浸渍等。
7. 检测与评价：对阻燃材料进行燃烧性能检测，评价其阻燃效果。
常见的检测方法包括垂直燃烧试验、水平燃烧试验、氧指数测试等。
根据检测结果，对阻燃剂配方工艺进行优化调整。
高性能阻燃材料的设计与合成
高性能阻燃材料的设计与合成引言：随着工业发展和科技进步，阻燃材料的需求越来越高。
阻燃材料不仅可以保护人员生命安全，还可以减少火灾对环境和财产的损失。
因此，高性能阻燃材料的设计与合成成为了材料科学的研究热点之一。
一、阻燃机理的研究阻燃材料的设计需要深入研究阻燃机理。
目前最为广泛接受的阻燃机理是物理阻燃和化学阻燃。
物理阻燃通过导热、吸热和形成稀薄层等方式抑制火焰的蔓延；化学阻燃则是通过分解、无烟化、扑灭等化学反应来防止火势的扩大。
二、合适的基质选择高性能阻燃材料的设计首先要选择合适的基质。
常用的基质有聚合物、无机材料、纺织品等。
聚合物材料具有低密度、易加工的特点，但其阻燃性能较差，因此需要通过添加阻燃剂来实现阻燃效果。
而无机材料由于其高熔点、高硬度和无燃性等特点，在阻燃性能上具有优势。
纺织品则常用于家具、装饰材料等领域，其阻燃性能也需要重视。
三、阻燃剂的选择和设计阻燃剂是提高阻燃材料性能的关键。
阻燃剂种类繁多，常见的有溴系、氮系、磷系等。
溴系阻燃剂具有高效、广谱的特点，但由于溴对环境的危害性较高，磷系和氮系阻燃剂逐渐受到关注。
磷系阻燃剂具有良好的热稳定性和阻燃性能，氮系阻燃剂则具有永久性阻燃和自密封的特点。
因此，在设计高性能阻燃材料时，选择合适的阻燃剂至关重要。
四、界面改性界面改性是提高高性能阻燃材料性能的有效途径之一。
通过改变材料的界面结构、界面活性等，可以调控材料的阻燃性能。
一种常见的界面改性方法是利用纳米薄膜技术，将阻燃剂包裹在纳米颗粒上形成包覆层，这样可以显著提高阻燃效果。
五、纳米材料的应用纳米材料是近年来材料科学领域的研究热点之一。
在高性能阻燃材料的设计与合成中，纳米材料也发挥了重要作用。
纳米材料具有高比表面积、优异的物理、化学性质和较小的尺寸效应等特点，可以显著提高阻燃材料的热稳定性和阻燃性能。
六、仿生材料的设计仿生材料是模仿生物体的结构和功能特点来设计和合成新型材料的一种方法。
在高性能阻燃材料的设计与合成中，借鉴生物材料的优秀特性，如自修复、自灭火等能力，可以提高阻燃材料的性能。
阻燃PA66的配方设计
※助剂的选择
三、阻燃配方设计的原则与要求，PA阻燃体系的组成与阻燃效果、力学性能有密切关 系，PA阻燃剂体系应包括基料、主辅阻燃剂、助剂等组分，对于不同的PA，不同用途 其组成是不一样的，因此，在设计配方时，应根据PA的性质如熔点、结构、用途、性 能要求调配，一般原则如下： ①根据PA的熔点来选择阻燃剂品种。 ②根据阻燃PA的用途选择阻燃剂品种。 ③根据阻燃PA性能要求选择相关助剂如增韧剂、润滑剂等。 ④在制造玻璃纤维增强阻燃PA时，只能选择卤磷系阻燃剂，氮系阻燃剂不能单独用于 玻璃纤维增强阻燃体系。同时，阻燃剂分散剂显得十分重要。 ⑤在制造白色等浅色阻燃PA时，对阻燃剂的白度、纯度有很高要求，阻燃剂的杂质， 特别是具有氧化作用的金属杂质，在高温下发生氧化反应会加深阻燃体系的色度。 ⑥在阻燃尼龙配方中，还应注意添加一定的分散剂，不同阻燃体系使用的分散剂亦不 同，其加入量也不一样。 此外，还需要其他助剂，更多助剂详见下表：
（用A表示） （用B表示） （用C表示）
※配方的设计方法
二、原料中水分的影响因尼龙分子结构中都含有极性强的酰胺（-CONH-）基 团，在空气中暴露，易与空气中的水分子结合形成氢键，吸水性较大，这使 得尼龙在高温熔融状态下极易发生水解反应，降低其分子量，并进而降低其 力学性能，因此，在加工使用前必须对尼龙原料进行充分的干燥。干燥条件 为： 鼓风干燥温度 100℃~110℃ 时间为6~8h （用X表示） 真空干燥温度 85±5℃ 时间为6~8h （用Y表示） 做正交实验，根据结果选出最佳配方，图表如下：
※助剂的选择
二、阻燃剂分为主阻燃剂和辅阻燃剂。主阻燃剂一般是阻燃效果好的，发挥 主阻燃作用的阻燃剂，而辅阻燃剂则是效果不十分理想的，不能单独使用的， 配合使用时效果明显的阻燃剂，辅阻燃剂起到消烟，防滴落等作用。 1、主阻燃剂有卤素、磷系、氮系、无机氢氧化物等，一般主阻燃剂加入量较 大。 2、辅阻燃剂为效剂如Sb2O3、硼酸锌等，另一类为消烟剂如ZnO、ZnS、Fe2O3 等。在实际应用过程中还应注意两大问题。 ①阻燃剂协同效应的应用，在一个配方中，有时需要使用几种阻燃剂，在选 择阻燃剂搭配组合时，必须了解哪些阻燃剂组合时有相互补充的作用，哪些 阻燃剂是相互抵消的。 下面介绍PA常用的几种组合。
第五讲 高分子材料的配方设计
第一节 聚合物材料的制品设 计的原则和程序
一、制品设计
配方
二、设计原则
实用 按使用要求 高效 能够成型加工、加工性好、生产效率高 经济 成本低
三、设计程序
确定产品性能要求、形状设计、 确定产品性能要求、形状设计、配 性能要求 方设计、工艺及模具设计、样品试制、 方设计、工艺及模具设计、样品试制、 性能测试及成本算、 性能测试及成本核算、编制设计说明书 及有关技术文件。 及有关技术文件。
基本配方、性能配方、实用配方是相互制约、 基本配方、性能配方、实用配方是相互制约、 相互影响的。 相互影响的。 基本配方首先提出一组配合剂及基本用量， 基本配方首先提出一组配合剂及基本用量， 首先提出一组配合剂及基本用量 一般采用传统使用量，并且尽可能简单。 一般采用传统使用量，并且尽可能简单。 例如：橡胶基本配方： 例如：橡胶基本配方：
生胶： 生胶：100 phr；硫：0.5～3.5 phr；促进剂：0.5～1.5 phr ； ～ ；促进剂： ～ ZnO：1～10 phr；Hst：0.5～2 phr；防老剂：0.25～1.5 phr ： ～ ； ： ～ ；防老剂： ～
五、材料配方的组成
第三节 高分子材料的 配方设计方法 第四节 高分子材料性能的 估算方法 自学
产 品 设 计 一 般 程 序
根据制品的使用目的和用途，确定制品功能特点、 根据制品的使用目的和用途，确定制品功能特点、 栽荷条件、环境条件、成本限制、 栽荷条件、环境条件、成本限制、适用标准等
形状告造型设计 合理选材 样品初步设计 配方设计 工艺设计 样品测试 性能测试 定额测算并核算成本 结构及模具设计
cxl1
如不合格，反馈， 如不合格，反馈，修改设计
产品合格制品， 产品合格制品，编写设计说明书等技术条件
高分子材料配方设计说明
用量一般为0.1％～5％
抑菌剂〔杀菌剂
类型 防虫剂
防兽剂
增塑剂
增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、 柔软性或延展性,加入的低挥发性或挥发性可忽略 的物质.
经增塑的聚合物,其软化点<或流动温度>、Tg、脆 性、硬度、拉伸强度、弹性膜量下降；而耐寒性、 柔顺性、断裂伸长率会提高.
约80～85％的增塑剂用于PVC塑料制品,其它用于纤 维素树脂、醋酸乙烯树脂、ABS树脂和橡胶中.
谢 谢！
让我们共同进步
稳定剂
稳定剂——成型加工和使用时,有助于保持材料性能 原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质.
可制止或抑制聚合物因受外界因素〔光、热、细菌、 霉菌以至简单的长期存放等所引起的破坏作用.
按老化的方式不同,稳定剂分为热稳定剂、光稳定剂、 抗氧剂、抗臭氧剂和生物抑制剂等.
<1> 热稳定剂
热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解 作用的物质.
填充剂 增量填充剂〔也称惰性填充剂
增强剂〔也称补强剂、活性填充剂
<1>在橡胶中的应用 <2>在塑料中的应用 <3>常用填充剂的特性及选择
润滑剂
润滑剂——为改进塑料溶体的流动性能,减少或避 免对设备的摩擦和粘附〔粘附也可能由其它助剂 引起以及改进制品表面光亮度等,而加入的一类助 剂.
品种与选用
<1>增塑剂的应用性 能
与树脂的相容性好 增塑效率要高 增塑效果要持久
<2>增塑剂的作用机理
聚合物增塑示意图 1－增塑剂分子 2－聚合物分子 3－增塑剂与聚合物间的联结点
填充剂与增强剂
填充剂<填料>——填充物料.填充剂和增强剂有时难以 区别.
新型阻燃剂配方成分分析,技术应用及生产工艺
新型阻燃剂技术应用及配方开发导读：本文详细介绍了新型阻燃剂的研究背景以及阻燃新技术等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。
禾川化学引进国外配方破译技术，专业从事新型阻燃剂成分分析、配方还原、研发外包服务，为阻燃剂相关企业提供一整套配方技术解决方案。
1、背景阻燃剂主要用于阻燃合成和天然高分子材料,包括塑料、橡胶、纤维、木材、纸张、涂料等。
相关数据显示, 全球阻燃剂的65%~ 70% 用于阻燃塑料,20%用于橡胶, 5% 用于纺织品, 3%用于涂料, 2%用于纸张及木材。
近年来高分子工业迅速发展的需求, 阻燃技术得到迅速的发展, 开发出许多高效的、新型的阻燃剂。
随着阻燃剂技术的发展,涌现出许多新的技术。
2、新型阻燃技术1)微胶囊化技术:将微胶囊技术应用于阻燃剂中, 是近年来发展起来的一项新技术;微胶囊化机理是把阻燃剂研碎分散成微粒后, 将有机物或无机物对之进行包囊, 形成微胶囊阻燃剂; 或以表面很大的无机物为载体, 将阻燃剂吸附在这些无机物载体的空隙中, 形成蜂窝式微胶囊阻燃剂。
微胶囊技术具有可防止阻燃剂迁移、提高阻燃效力、改善热稳定性、改变剂型等许多优点, 对组分之间复合与增效, 及制造多功能阻燃材料也十分有利；2)超细化技术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点, 越来越受到广泛使用，使用量较大的是氢氧化铝。
氢氧化铝的超细化、纳米化是主要研究开发方向。
氢氧化铝的大量添加会降低材料的机械性能, 然后通过ATH 的微细化再进行填充。
反而会起到刚性粒子增塑增强的效果；运用超细化技术的阻燃聚合物将有机聚合物的柔韧性好、密度低、易于加工等优点与无机填料的强度和硬度较高、耐热性较好、不易变形高度结合, 显示了强大的生命力。
3)表面改性技术无机阻燃剂具有较强的极性与亲水性,同非极性聚合物材料相容性差, 界面难以形成良好的结合和粘接。
为改善其与聚合物间的粘接力和界面亲和性, 采用偶联剂对其进行表面处理是最为有效的方法之一。
一种高分子阻燃剂、制备方法及其应用[发明专利]
![一种高分子阻燃剂、制备方法及其应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7e239bea7e192279168884868762caaedd33ba3d.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810431114.X(22)申请日 2018.05.07(71)申请人 扬州工业职业技术学院地址 225127 江苏省扬州市华扬西路199号(72)发明人 孙岳玲 龚安华 聂渝林 施逸潇 (74)专利代理机构 北京中济纬天专利代理有限公司 11429代理人 于跃(51)Int.Cl.C08G 69/26(2006.01)C08G 69/28(2006.01)C08L 67/04(2006.01)C08L 77/06(2006.01)(54)发明名称一种高分子阻燃剂、制备方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种高分子阻燃剂、制备方法及其应用，所述高分子阻燃剂具有如下结构：其中n＝10-100。
其制备方法包括如下步骤：将邻苯二甲酸酐溶于有机溶剂中，室温下，加入二亚乙基三胺，升温至回流温度反应10-12小时后，经常规后处理即得所述高分子阻燃剂。
权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 108383997 A 2018.08.10C N 108383997A1.一种聚邻苯二甲酸二亚乙基三胺酯高分子阻燃剂，其特征在于所述聚邻苯二甲酸二亚乙基三胺酯高分子阻燃剂具有如下结构：其中n＝10-100。
2.权利要求1所述的聚邻苯二甲酸二亚乙基三胺酯高分子阻燃剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将邻苯二甲酸酐溶于有机溶剂中，室温下，加入二亚乙基三胺，升温至回流温度反应10-12小时后，经常规后处理即得所述聚邻苯二甲酸二亚乙基三胺酯高分子阻燃剂。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于邻苯二甲酸酐与二亚乙基三胺的摩尔比优选1:6-10。
4.权利要求2-3任一项所述的方法，其特征在于有机溶剂优选氯仿、吡啶、四氢呋喃、三乙胺中的一种或几种。
5.权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于所述常规后处理为减压蒸除有机溶剂，加入氯仿稀释，依次用水、稀盐酸(1mol/L)、饱和碳酸氢钠、饱和氯化钠洗涤，有机相(氯仿相)经无水硫酸钠干燥、过滤、滤液浓缩后真空干燥。
高分子阻燃剂配方设计指导
高分子阻燃剂配方设计指导评论:0 条查看:75 次zswinner发表于2008-04-14 07:28高分子阻燃剂配方设计指导美国加利福尼亚州最高的、坐落在洛杉矶商业金融区的第一州际银行62层豪华大厦，于88年5月4日晚10点38分发生火灾，这是洛杉矶市历史上最大的高楼火灾。
大火直至5日凌晨2时30分才扑灭，大楼被烧掉整整五层，其余楼层损失惨重。
《纽约时报》说：这场火灾给现代摩天大楼的消防和安全提出了新问题。
美国的高楼大厦，虽说是钢筋水泥结构，但室内大多铺满化纤地毯或塑料地板块，墙面贴塑料壁纸，再加泡沫海绵沙发和床垫，塑料遮阳百叶窗以及一些含化学原料的家具和用品都是易燃物。
地毯起火后，温度高达两千华氏度，产生的烟雾很快能使人窒息中毒。
随着现代科学技术的飞速发展，塑料、橡胶、纤维等高分子材料已渗透到国民经济及日常生活的各个角落。
由于绝大多数有机高聚物的易燃性，使它们在电气、交通、建材及家庭等领域应用时的防火安全问题也日益显得突出。
对于高分子材料的阻燃问题已引起许多国家的普遍关注，如美国、日本等发达国家已陆续建立起许多有关高分子材料的阻燃法规和标准，并不断地严格、升级。
因此，大大刺激了阻燃剂的研制和开发。
阻燃剂已成为精细化工产品家族中很重要的一员。
本文拟就各种阻燃剂及对阻燃剂的评价和应用作一介绍。
一、阻燃剂的类型原则上，能够阻止高聚物材料燃烧的物质都可选作阻燃剂。
但实际上，除阻燃性外，阻燃剂还必须具备下列条件：1）热分解温度要高于高聚物的加工温度（大约高出60℃左右）。
2）相溶性好。
能够与高聚物均匀混合，不析出。
3）对其施加对象的其他性能无严重不良影响。
如机械性能、加工性能、熔融指数及各项强度等。
4）生产成本低、无毒，燃烧时不释放有毒和腐蚀性气体。
实际上，任何单一物质均难以满足上述各种条件，好的阻燃剂往往由两种以上物质协同使用，从而要求人们不仅仅是寻找有效的阻燃剂，还要研究其最佳配方。
按化学组成的不同，阻燃剂大致可以分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂三大类。
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高分子阻燃剂配方设计指导评论:0 条查看:75 次zswinner发表于2008-04-14 07:28高分子阻燃剂配方设计指导美国加利福尼亚州最高的、坐落在洛杉矶商业金融区的第一州际银行62层豪华大厦，于88年5月4日晚10点38分发生火灾，这是洛杉矶市历史上最大的高楼火灾。
大火直至5日凌晨2时30分才扑灭，大楼被烧掉整整五层，其余楼层损失惨重。
《纽约时报》说：这场火灾给现代摩天大楼的消防和安全提出了新问题。
美国的高楼大厦，虽说是钢筋水泥结构，但室内大多铺满化纤地毯或塑料地板块，墙面贴塑料壁纸，再加泡沫海绵沙发和床垫，塑料遮阳百叶窗以及一些含化学原料的家具和用品都是易燃物。
地毯起火后，温度高达两千华氏度，产生的烟雾很快能使人窒息中毒。
随着现代科学技术的飞速发展，塑料、橡胶、纤维等高分子材料已渗透到国民经济及日常生活的各个角落。
由于绝大多数有机高聚物的易燃性，使它们在电气、交通、建材及家庭等领域应用时的防火安全问题也日益显得突出。
对于高分子材料的阻燃问题已引起许多国家的普遍关注，如美国、日本等发达国家已陆续建立起许多有关高分子材料的阻燃法规和标准，并不断地严格、升级。
因此，大大刺激了阻燃剂的研制和开发。
阻燃剂已成为精细化工产品家族中很重要的一员。
本文拟就各种阻燃剂及对阻燃剂的评价和应用作一介绍。
一、阻燃剂的类型原则上，能够阻止高聚物材料燃烧的物质都可选作阻燃剂。
但实际上，除阻燃性外，阻燃剂还必须具备下列条件：1）热分解温度要高于高聚物的加工温度（大约高出60℃左右）。
2）相溶性好。
能够与高聚物均匀混合，不析出。
3）对其施加对象的其他性能无严重不良影响。
如机械性能、加工性能、熔融指数及各项强度等。
4）生产成本低、无毒，燃烧时不释放有毒和腐蚀性气体。
实际上，任何单一物质均难以满足上述各种条件，好的阻燃剂往往由两种以上物质协同使用，从而要求人们不仅仅是寻找有效的阻燃剂，还要研究其最佳配方。
按化学组成的不同，阻燃剂大致可以分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂三大类。
（一）卤系阻燃剂卤系阻燃剂品种最多，应用面也最广。
卤系中的氟化物由于价格高、阻燃效力差，非特殊情况一般极少作阻燃剂使用。
碘化物虽然阻燃效力好，但由于不稳定、易分解，而且价格高，因而也很少使用。
唯有氯、溴才是作为卤系阻燃剂中最重要、最普遍的元素。
当前由于我国氯气过剩，开发性能优良的含氯或氯—溴兼有的阻燃剂，对防止高聚物引起火灾有着无法估计的经济意义和现实意义。
实验表明，卤系阻燃剂在单独使用时，往往很难达到理想的阻燃效果，除非增加阻燃剂的用量。
可是阻燃剂用量加大，又给高聚物的机械性能、加工性能带来不良影响。
为解决这一矛盾，人们尝试添加一些其他物质同卤系阻燃剂混合使用，就可以较少用量获得较好的阻燃效果——这就是协同效应，常用的增效剂有Sb、N、P等化合物、最常见的增效剂是Sb2O3。
在表一中同时列出了一些增效剂。
（二）磷系阻燃剂磷系阻燃剂的特点是阻燃效力高，但由于它对高聚物的机械加工性能影响较大，因而不如卤系阻燃剂使用广泛。
磷系阻燃剂包括无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂两大类。
1．无机磷阻燃剂：最常用的是红磷和聚磷酸铵。
聚磷酸铵单独使用或与卤代物并用时，阻燃效果不大，当同其他磷化物或氯化物并用时，阻燃效能明显提高。
在燃烧时，会发生以下变化：磷化合物→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃体覆盖于燃烧体表面，隔绝空气。
对于含氧的高聚物，聚偏磷酸还具有脱水作用，使高聚物脱水分解，生成致密的炭化层，使燃烧终止。
2．有机磷阻燃剂：这类阻燃剂主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷化合物及卤化磷等。
这些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。
如聚丙烯中添加4．5％氯化石蜡，4．5％亚磷酸乙烯酯，可通过ASTM—D635—56T燃烧试验，如果不加氯化石蜡，即使加入15％亚磷酸乙烯酯，也达不到以上的阻燃效果。
磷化合物的一个突出优点是防熔滴、发烟少，其中效果最佳的是卤化磷，若与聚磷酸铵并用，效果更好。
（三）其它无机阻燃剂有机阻燃剂大多都有毒性、腐蚀性、发烟性等缺点，而且价格较贵；无机阻燃剂恰恰可以弥补这些缺陷。
一般无机阻燃剂往往兼有阻燃、消烟两种功能。
因此近年来无机阻燃剂得到了迅速发展。
除了前面提到的Sb、P无机物外，还有含AL、Mg、B、Mo、Zn等的无机物。
这些无机物阻燃剂大多是吸热失水，水蒸汽起冷却和稀释可燃气体的作用，从而抑制燃烧的进行。
1．铝化合物：主要品种是AL（OH）3，当外界温度达到190℃时，AL（OH）3开始失水。
但由于它的失水温度太低，不大适合于高聚物用。
由于氧化铝来源丰富，价格低廉，具有阻燃剂、消烟剂和填充剂三重功能，所以仍不失为一个有发展前途的阻燃剂。
2．硼化合物：硼化合物是一类品种较多的阻燃剂，有硼酸锌、硼酸铵、硼酸、硼砂、偏硼酸钡等。
其阻燃机理除同AL（OH）3一样吸热失水外，还具有同磷化合物类似的“膜效应”，生成一层固熔体覆盖在高聚物表面，产生阻燃效果。
硼酸锌与Sb2O3等量并用，阻燃效果可超过它们单独使用的任何一个，而且发烟量少、价格低，硼酸锌的价格只有Sb2O3的三分之一左右，是一种理想的Sb2O3代用品。
3．氢氧化镁是高分子材料的添加型无机阻燃剂，与其它无机阻燃剂相比，氢氧化镁具有较多优点：（一）氢氧化镁具有阻燃、消烟和填充三重功能，赋予材料无烟性、无腐蚀性，能获得更优良的阻燃和消烟效果；（二）氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，不造成环境污染；（三）氢氧化镁的初始热分解温度为340℃，490℃分解完全，比氢氧化铝的分解温度高140℃。
它的总吸热量为44.8KJ/mol，比氢氧化铝的总吸热量约高17%。
因此，它能承受更高的加工温度，有利于在产品生产中加快挤塑速度，缩短模塑时间；（四）氢氧化镁在燃烧分解时除自身进行脱水外，还能促进聚合物的成碳作用，形成保护层，发挥出更好的阻燃效果；（五）氢氧化镁与其它阻燃剂配合使用表现出良好的阻燃协同效应。
二、燃烧及阻燃机理要研究阻燃剂的阻燃机理，必须首先了解高聚物燃烧机理。
（一）燃烧机理有机高聚物的燃烧，实质是热分解的过程伴随着发光、发热和氧的化学反应。
可燃性物质、氧气和能量是其三要素。
燃烧的总反应可简单表示为：有机高聚物＋O2→CO＋CO2＋H2O＋光＋热一些基元反应如下：1．在O2作用下，大分子链中较弱的键首先发生断裂，产生自由基：～CH＋O2→C·＋HOO·2．在高聚物内部无氧区，大分子链吸收外界热量，发生断裂，产生自由基和双自由基：△～C—C～→2～C·△～C—C·→～C·＋·C—C·3．在自由基作用下，继而发生一系列连锁反应：～C·＋O2→～COO·——①～CH＋HOO·→～C·＋H2O2 ——②H2O2→2HO·——③RCH3＋HO·→RCH2·＋H2O ——④RCH2·＋O2→RCHO＋HO·——⑤HO·＋H2→H·H2O ——⑥H·＋O2→HO·＋·O·——⑦·O·＋H2→HO·＋H·——⑧┇以上自由基反应延续下去，导致大分子解聚①—⑧式反应产生的HO·和·O·等自由基活性很高，是发展燃烧的关键。
（二）阻燃机理根据上面的燃烧机理，可以知道通过吸收热能、降低燃烧体的温度，除去能量；隔断空气；供给CO2等惰性气体，使气体的组成改变，离开燃烧极限；捕获活性自由基等办法，使热分解反应终止。
1．气相阻燃机理气相阻燃就是阻燃剂通过转化为气相物质，发挥其阻燃作用。
（1）捕获自由基阻燃剂受热后，分解产生气相物质，这些物质能捕获高聚热分解产生的自由基，使热分解反应得到有效控制，从而达到阻燃、灭火的目的。
以卤系阻燃剂为例，卤化物受热产生的卤化氢能捕获到活性的HO·、·O·自由基。
通过自由基交换，产生活性较小的自由基：RX＋H·→HX＋R·HX＋HO·→H2O＋X·HX＋·O·→HO·＋X·（2）“稀释”效应阻燃剂在高温分解出一种难燃气体（如HX、H2O等），将燃烧体笼罩，“稀释”了周围可燃性气体的浓度，同时吸收大量燃烧热，降低了温度，使燃烧得到控制。
如无机阻燃剂Al（OH）3的阻燃机理：△Al（OH）3→Al2O3＋3H2O－71．6（Kcal）卤系阻燃剂也能分解出比重较大的不燃气体，产生覆盖作用，而隔绝或稀释了空气（同CO2、N2等灭火相类似），不同卤素灭火效力与它们本身的原子量成正比，即：F：Cl：Br：I＝1·0：1．9：4．2：6．7按照等重量溴、氯相比，有机溴化物的阻燃效力约为氯化物的两倍。
这些事实正是卤系阻燃剂灭火理论的有力证据。
2。
凝相阻燃机理凝相阻燃就是阻燃剂以凝聚相形态，发挥其阻燃作用。
可分成膜阻燃和壁面阻燃效应两种。
（1）成膜效应阻燃剂受到高温后，在燃烧体表面形成一层不易燃烧、不易挥发的保护膜，从而把燃烧体同O2和火源隔绝开来，使火焰熄灭。
无机磷阻燃剂的阻燃机理就以凝相机理为主，在燃烧时，磷化合物逐步分解成磷酸、偏磷酸，最后生成玻璃体状的聚偏磷酸，覆盖于燃烧体的表面，隔绝空气。
（2）壁面效应所谓壁面效应，就是阻燃剂在高温时产生的一种惰性粉尘，这些惰性粉尘就像容器的器壁一样，既能吸收燃烧热，又能吸附燃烧过程的活性物质，使活性物质失活，从而抑制燃烧。
三、阻燃剂的评估方法为了评估各种阻燃剂的优劣，国际上陆续建立起许多试验方法和标准。
作为先驱，当首推美国的UL规则。
自从1928年UL—492（无线电）规则发行以来，大约每三年修订一次。
现在的阻燃规则，大多是由UL规则改进而成的。
还有美国试验与材料协会制订的“ASTM—D2863—77标准”，国内叫做“氧指数试验”。
这两个试验标准在我国已被广泛采用。
1．UL—94竖直燃烧试验标准：试样尺寸分别为5×0．5×1／8吋和5×0．5×1／16吋两种规格。
每种规则取三个试样进行平行试验。
将试样上端竖直固定，离其下端一处放些药棉。
点燃试样下端10秒钟，将火源移走，记录燃烧时间。
根据试样的点燃、燃烧时间和滴落情况的不同，将试验结果分为三个等级：VO；Vl；V2。
其中VO级阻燃效果最好，V2级最差。
2．氧指数试验：把试样放置在O2和N2的混合气流中，通过测量能够维持试样燃烧一定时间的最低O2含量，来划分试样的相对燃烧性能。
把此时测得的O2％叫做氧指数（OI）。