膨胀型阻燃剂

膨胀型阻燃剂Spinflam MF82/PE和MF82/PP

Spinflame MF-82是意大利Montedison公司销售 的膨胀型阻燃剂，其特点是与Exolit IFR系列相似。 ①阻燃效率高，用量低，能使火焰很快自熄，且 不产生滴落； ②低烟、低毒，不释出腐蚀性气体； ③不产生对人体细胞诱变物； ④不迁移至被阻燃材料表面； ⑤被阻燃材料密度低； ⑥对被阻燃材料的机械性能、电气性能、抗紫外 线能力及加工性能影响较小。
Phos-Chekp/40与Spinflam组成的 膨胀型阻燃剂


Phos-Chekp/40是美国Monsanto公司销售的一种 磷系阻燃剂的商品牌号，其主要成分是聚磷酸铵 （APP）。 Spinflam 可作为 Phos-Chekp/40的协效剂以一定 比例混配成膨胀型阻燃剂，以保持阻燃剂中合理 的阻燃元素比。以这种阻燃剂阻燃的高聚物，具 有优异的阻燃性能，特别是密度低，且原基材的 主要物理性能仅略有下降。此外，它们燃烧时生 成的有毒气体和腐蚀性气体量很小，烟密度甚低。

性能
Exolit IFR-10 Exolit IFR-11 流散性粉末 19
外观 磷含量%
流散性粉末 20
分解点/℃
密度/g.cm3 平均粒径/μm
＞240
1.7 12
＞240
1.7 14
热质量损失0%(325)、50%(540)


应用 Exolit-10可用于PE、PP、TPU、EPDM及EVA， Exolit IFR-11可用物PP。与以脂环族氯化物或 DBDPO阻燃的PP相比，以Exolit-10阻燃的PP具 有较高的氧指数和低得多的平均燃烧时间，而且 生烟量与未阻燃的PP不相上下。该阻燃剂对阻燃 材料的物理-机械性能及电气性能的影响与常用溴 系阻燃剂相仿，抗拉强度降低10-20%，抗弯强度 提高约35%，抗弯模量提高50-150%，冲击强度 只为未阻燃材料的50%。





阻燃PP Spinflam 阻燃剂特别适用于欧洲电气委员会 （EEC614）和意大利电气委员会（CEI23-19） 规定要求具有阻燃性的材料。 电子工业中不仅要求无腐蚀性气体释放，而且 要求较薄试件（约1mm）能够达到UL94V-0级 和能耐多次引燃。Spinflam 对材料电气性能影 响甚微。与未阻燃材料相比，用它阻燃的PP抗 变模量增加28-40%，可代替尖端电子应用中的 昂贵材料。 阻燃玻璃纤维增强的PP 用Spinflam MF82/PP阻燃的玻璃纤维增强PP不 仅具有良好的加工性能和热力学性质，而且具 有优异的尺寸稳定性。
膨胀型阻燃剂的阻燃机理


膨胀型阻燃剂主要通过形成多孔泡沫炭层而在凝 聚相起阻燃作用，此炭层是经历以下几步形成的： 在较低温度下，由酸源放出能酯化多元醇和可作 为脱水剂的无机酸； 在稍高于释放酸的温度下，无机酸与多元醇（碳 源）进行酯化反应，而体系中的胺则作为此酯化 反应的催化剂，使酯化反应加速进行； 体系在酯化反应前或酯化过程中熔化； 反应过程中产生的水蒸汽和由气源产生的不燃性 气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡；
重要的膨胀型阻燃剂

膨胀型阻燃剂Exolit IFR-10 和 IFR-11 膨胀型阻燃剂Spinflam MF82/PE和MF82/PP Phos-Chekp/40与Spinflam组成的膨胀型阻燃剂 Char-Guard CN-329 双（2，6，7-三氧-1-磷-双环[2.2.2]辛烷-1-氧甲 基)磷酸酯三聚氰胺盐

当阻燃剂用量为25%时，材料氧指数达33%，阻 燃性达UL94V-0级。 这种阻燃聚丙烯的复配过程如下：将约1250克树 脂与阻燃剂的混合物于55-65℃下加于Banburry混 炼机中，随后逐渐升温至160-190℃（不超过200 ℃），保温4-6min，再将物料冷却和切粒，最后 在170-180 ℃下将粒状料以注塑法制成测试性能 所需的试件。无论就机械性能还是就阻燃性能而 言，都优于氯-锑阻燃体系阻燃的PP。此膨胀型 阻燃剂已用于阻燃PE，为达到同样的阻燃级别， PE所需阻燃剂用量要高。

反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多 孔泡沫炭层。
脱水剂 炭 炭源
催化成炭
酸源
多孔炭层
气源

不燃性气体
膨胀型阻燃剂也可能在气相发挥阻燃作用，因为 组成此类阻燃剂的P-N-C体系遇热可能产生NO及 NH3，而极少量的NO及NH3也能使燃烧赖以进行的 自由基化合而导致链反应终止。另外，自由基也可 能碰撞在组成泡沫体的微粒上而互相化合成稳定分 子，致使链反应中止。
CH2O OH 3 N+
N N
H 2N
NH2
H2 N
NH2
CN-329


熔点：320.5-324℃，红外光谱特征峰为1280 （P=O）、2600-3020（脂肪C-H）、910、780、 690（螺环结构）。 紫外光谱最大吸收波长λmax(H2O)=203nm。 元素分析结果为：N32.61(32.81)、 C25.63(25.79)、H4.15(4.33)。 CN-329可适用于PP，它在PP加工温度下稳定， 不迁移，所得阻燃PP密度低（1.03g/cm3)，且具 有良好的电气性能。以30%的CN-329阻燃PP， 材料的氧指数达到34%，阻燃级达到UL94V-0， 而生烟性与未阻燃PP不相上下。

阻燃TPU 用Spinflam MF80/TPU 和Spinflam MF82/TPU 阻燃的TPU（电线包履层），当其添加量为 30%时，厚1.6mm的试件均达到UL94V-0级， 氧指数分别为26.0和27.3。这种材料还具有良好 的耐油性、耐化学腐蚀性和耐磨性，容易挤出、 注塑和吹塑加工，可用于地铁、轮船和高层建 筑等。
承受温度（℃） 342
743
1500 4600



膨胀型阻燃体系一般由以下三个部分组成： 酸源（脱水剂）， 一般可以是无机酸或加至100250℃时生成无机酸的化合物，如磷酸、硫酸、 硼酸、各种磷酸盐、磷酸酯和硼酸盐等。 炭源（成炭剂），它是形成泡沫炭化层的基础， 主要是一些含碳量高的多羟基化合物，如淀粉、 季戊四醇和它的二聚体、三聚物以及含有羟基的 有机树脂等。 气源（氮源、发泡源）：常用的发泡源一般为三 聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵等。 对于不同的聚合物体系，有时不需要几个组分同 时并用，只需加入其中一种或几种，有时高聚物 本身也可充当其中的某一角色。
平均粒径/μm
分解点/℃





应用 阻燃LDPE 用Spinflam MF82/PE阻燃LDPE，可得到具有优 良阻燃性能的材料，同时对材料各种使用性能影 响较小。添加30%Spinflam MF82/PE，可获得具 有优良阻燃性的LDPE，与未阻燃材料相比，其抗 拉强度降低34%，抗弯模量提高近200%。 阻燃XLPE（电缆包覆料） Spinflam 阻燃剂能满足核发电厂和地下部件等军 事设施对无卤阻燃电缆的要求。 Spinflam MF82/PE 阻燃的XLPE毒性小，其生烟量比PVC 低得多，与其它三种材料相比，密度最低（低3040%），是理想的电缆包覆材料。
双（2，6，7-三氧-1-磷-双环[2.2.2]辛烷-1-氧 甲基)磷酸酯三聚氰胺盐
O P OCH2 OCH2 OCH2 O CH2O O
-
O P
C
CH2
O
P O H3 N +
N N N
CH2
C
CH2O CH2O
H2 N
NH2

合成
O C(CH2OH)4 OCH2 OCH2 OCH2
+POCl
3
C
CH2
O
P Cl
+
H2N
N N
N
+
NH2
H2O
-HCl

性能
Spinflam MF82/PE Spinflam F82/PP 外观 磷含量% 白色流散性粉末 20 白色流散性粉末 21
氮含量×100
16
18 630
＜100μm （100） ＜50μm（75） 40 ＞270
堆积密度/kg.m-3 630
粒度分布×100 ＜100μm （100） ＜50μm（75） 40 ＞270
阻燃科学与技术
主讲教师： 邓鑫 讲师
膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂简介 膨胀型阻燃剂的阻燃机理 重要的膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂简介

膨胀型阻燃剂系以磷、氮为主要组成的阻燃剂， 它不含卤素，也不采用氧化锑为协效剂。含有这 类阻燃剂的高聚物受热时，表面能生成一层均匀 的炭质泡沫层，此层隔热、隔氧、抑烟，并能防 止产生熔滴，故具有良好的阻燃性能(高聚物所能 承受的外部火焰温度与其表面焦炭层厚度有关)。 焦炭层厚度(mm) 0.1 1.0 2.7 10

膨胀型阻燃剂即已广泛用于防火涂料。 已较多用于聚烯烃等高聚物材料，如美国 Hoechst Celanese公司新近推出的Exolit IFR-10 和Exolit IFR-11，即两种新型的膨胀型阻燃剂， 它广泛用于阻燃PE、PP、EVA及弹性体，当阻燃 剂用量为25-30%时，材料氧指数可达30，阻燃级 别可达到UL94V-0级，生烟量与未阻燃材料相同， 密度仅比未阻燃材料提高了10-15%。
膨胀型阻燃剂Exolit IFR-10 和 IFR-11

Exolit IFR 是美国Hoechst Celanese公司销售的 膨胀型阻燃剂，以磷、氮为活性组分，不含卤素 和氧化锑。燃烧时主要在凝聚相起作用，能生成 焦炭层，保护下层基质不继续燃烧和不产生熔滴。 另外阻燃剂可抑烟，且不产生有毒或腐蚀性气体。 同时，此阻燃剂还具有优异的热稳定性和加工、 使用性能，也不易起霜。