阻燃高分子材料的发展

阻燃高分子材料的发展

摘要：

In today's rapid development of high performance material, the flame retardant materials research has been paid more and more attention, all kinds of novel flame retardant emerge as the times require, polymer flame retardant agent is one 's class. As a result of polymer flame retardant has the advantages of convenient use, good flame retardant effect, low smoke, low toxicity, solubility, good dispersion, with engineering plastics blends easily with itself, the high heat resistance, chemical resistance properties, therefore has the flame retardant effect. And the composite effect. Only on the base of plastic mechanical properties and processing properties of impact is very small, for some of the basic physical and mechanical properties of plastics and processing performance can be improved. Because of low molecular polymer flame retardant and flame retardant has many advantages, so that the domestic and international research more and more people.

在高性能材料发展迅猛的今天，关于阻燃材料的研究越来越受到人们的重视，各类新型的阻燃剂应运而生，高分子阻燃剂就是其中的一太类。

由于高分子阻燃剂使用方便，阻燃效果好，低烟低毒，相溶性，分散性好，同工程塑料共混容易，加之本身耐热温度高，耐化学药品性能好，因此既具有阻燃的作用．又有共混复合的效果。不仅对基体塑料的物理机械性能和加工性能影响很小，对于一些基本塑料的物理机械性能和加工性能还能有所改善。由于高分子阻燃剂与低分子阻燃剂相比具有许多优越性，以致于国内外在这方面研究的人越来越多。

正文：

一、高分子材料的燃烧、阻燃机理以及制备

高分子材料在空气中受热时，会分解生成挥发性可燃物，当可燃物浓度和体系温度足够高时，即可燃烧。所以高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程，涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。当高分子材料受热的热源热量能够使高分子材料分解，且分解产生的可燃物达到一定浓度，同时体系被加热到点燃温度后，燃烧才能发生。而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。当供给燃烧产生的热量等于或大于燃烧过程各阶段所需的总热量时，高分子材料燃烧才能继续，否则将中止或熄灭。从高分子材料的燃烧机理可看出，阻燃作用的本质是通过减缓或阻止其中一个或几个要素实现的。其中包括六个方面:提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。目前常采用的阻燃剂行为主要是通过冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。一般阻燃机理分为气相阻燃机理、凝聚

相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用。

高分子阻燃剂的合成通常是由单体在引发剂存在下通过缩聚或加成聚合而得到的。下面把几种重要的高分子阻燃剂的合成方法及性能介绍一下。

1、 FR——1025(聚丙烯酸五溴苯酯)

FR—— 1025是由1丙烯酸五溴苯基甲酯单体在引发剂存在下乳液聚合制得，产品为白色流动性粉末。其聚合反应如下式表示：

其单体可由丙烯酰氯与五溴苯甲醇反应制得。过程如下式所示:

FR 102j具有高的阻燃效率和热稳定性，良好的加工性，优良的抗大气性和化学稳定性，令人满意的电气性能。它与高聚物及增强材料能很好相容，在基材中不迁移，不起霜。它特别适合用于制造复杂电子设备的工程塑料(包括增强的及未增强的)，如尼龙6，尼龙一66，PBT等。

2 、溴代聚苯乙烯(Pyro-Chek68PB)

P一68PB是聚2，4，5 三澳苯乙烯阻燃剂的商品名，由三溴苯乙烯在引发剂存在下聚合制得。其反应如下式所示：

这种阻燃剂热稳定性好，不起霜，低毒，低挥发，价廉，用途广泛，特别适用于含玻璃纤维的工程塑料(如尼龙，PBT，PET)，也适用于聚烯烃。其缺点是与高聚物的相容性较差。

3、阻燃聚酯多元醇

阻燃聚酯多元醇合成方法如下：先将磷酸与三羟甲基丙烷在真空下加热脱水生成三羟甲基丙烷磷酸酯，然后与环氧氯丙烷反应制得含磷、氯的阻燃树脂。其反应如下式所示：

然后将上述制得的阻燃树脂与已二酸，乙缩二乙二醇按一定比例在80 c，通氮搅拌下反应。将温度升至140～150 c，并加大通氮量以脱除水份。反应4～6小时后脱水完毕。当反应物酸值为50时，拆去搅拌，并在反应器中加入碎玻璃，同时将温度升至180lc，真空下脱除小分子，直至酸值达到10左右，结束反应。所得产物为棕黄色粘稠液体。这类阻燃剂适用作结构型聚氨酯软泡料的阻燃剂，效果良好。

二．高分子材料阻燃剂的分类

阻燃剂是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊的化工助剂，广泛应用于各类装修材料的阻燃加工中。经过阻燃剂加工后的材料，在受到外界火源攻击时，能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播，从而达到阻燃的作用。根据不同的划分标准可将阻燃剂分为以下几类：无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂。

无机阻燃剂是目前使用最多的一类阻燃剂，它的主要组分是无机物，应用产品主要有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸等。

有机阻燃剂的主要组分为有机物，主要的产品有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等。还有一部分有机阻燃剂用于纺织织织物的耐久性阻燃整理，如六溴水散体、十溴－三氧化二锑阻燃体系，具有较好的耐洗涤的阻燃性能。

有机、无机混合阻燃剂是无机盐类阻燃剂的改良产品，主要用非水溶性的有机磷酸酯的水乳液，部分代替无机盐类阻燃剂。

在三大类阻燃剂中，无机阻燃剂具有无毒、无害、无烟、无卤的优点，广泛应用于各类领域，需求总量占阻燃剂需求总量一半以上，需求增长率有增长趋势。

按使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。在阻燃剂类型中，添加型阻燃剂占主导地位，使用的范围比较广，约占阻燃剂的85%，反应型阻燃剂仅占15%。

按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷－卤系阻燃剂、磷－氮系阻燃剂等几类。

三．高分子材料阻燃技术的进展

(一)微胶囊技术

微胶囊化一般是指将物质包裹于数微米至数百微米的微小容器中，从而起到保护和控制释放等作用。目前，将无机或有机的阻燃剂进行微胶囊化的研究正处于阻燃剂新技术的热点，并已从研制阶段进入实用阶段。囊材主要有两类，一类