阻燃剂的分类及应用39页PPT
阻燃剂分类介绍
阻燃剂分类介绍以树脂与橡胶为基体得复合材料含有大量得有机化合物,具有一定得可燃性。
阻燃剂就是一类能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰传插得添加剂。
最常用得与最重要得就是阻燃剂就是磷、溴、氯、锑与铝得化合物。
阻燃剂根据使用方法可分为添加型与反应型两大类。
添加型阻燃剂主要包括磷酸酯、卤代烃及氧化锑等,它们就是在复合材料加工过程中掺合于复合材料里面,使用方便,适应面大但对复合材料得性能有影响。
反应型阻燃剂就是在聚合物制备过程中作为一种单体原料加入聚合体系,使之通过化学反应复合到聚合物分子链上,因此对复合材料得性能影响较小,且阻燃性持久。
反应型阻燃剂主要包括含磷多元醇及卤代酸酐等。
用于复合材料得阻燃剂应具备以下性能:①阻燃效率高,能赋予复合材料良好得自熄性或难燃性;②具有良好得互容性,能与复合材料很好得相容且易分散;③具有适宜得分解温度,即在复合材料得加工温度下不分解,但就是在复合材料受热分解时又能急速分解以发挥阻燃得效果;④无毒或低毒、无臭、不污染,在阻燃过程中不产生有毒气体;⑤与复合材料并用时,不降低复合材料得力学性能、电性能、耐候性及热变形温度等;⑥耐久性好,能长期保留在复合材料得制品中,发挥其阻燃作用;⑦来源广泛价格低廉。
(1)溴系阻燃剂含溴阻燃剂包括脂肪族、脂环族、芳香族及芳香脂肪族得含溴化合物,这类阻燃剂阻燃效率高,其阻燃效果就是氯阻燃剂得两倍,相对用量少,对复合材料得力学性能几乎没有影响,并能显著降低燃气中卤化氢得含量,而且该类阻燃剂与基体树脂互容性好,即使再苛刻得条件下也无喷出现象。
(2)氯系阻燃剂氯系阻燃剂由于其便宜,目前仍就是大量使用得阻燃剂。
氯含量最高得氯化石蜡就是工业上重要得阻燃剂,由于热稳定性差,仅适用于加工温度低于200℃得复合材料,氯化脂环烃与四氯邻苯二甲酸酐热稳定性较高,常用作不饱与树脂得阻燃剂。
(3)磷系阻燃剂、有机磷化物就是添加型阻燃剂该类阻燃剂燃烧时生成得偏磷酸可形成稳定得多聚体,覆盖于复合材料表面隔绝氧与可燃物,起到阻燃作用,其阻燃效果优于溴化物,要达到同样得阻燃效果,溴化物用量为磷化物得4～7倍。
第8章阻燃剂PPT课件
HH
CC n
H
HH C Cn
聚合物燃烧时通常也生成水，聚合物燃烧时若生成无色的低 分子化合物微粒，则可能与水蒸气相聚而冒白烟。
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3. 聚合物燃烧的发烟性与分子结构的关系 聚合物燃烧时的发烟性不是聚合物的固有性质。聚合物
燃烧时所产生的烟雾的成分和浓度主要取决于燃烧条件(如热 流量、氧化剂供应、材料形状、有无火焰等)以及燃烧环境状 况(如周围温度、燃烧空间的容积、通风情况等)。但聚合物燃 烧时的发烟性也与聚合物的分子结构有关。
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例如，聚氯乙烯燃烧时产生的碳粒子，据认为是通过下列反应 形成的：
HHHHHH CCCCCC H Cl H Cl H Cl
-HCl
断链、环化
CC CC
CC
聚合
HHHHHH CCCCCC
OH
碳粒子
CH3
O
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象聚苯乙烯这样带苯基的聚合物燃烧时发烟量较大，据认为， 其原因在于它们在燃烧时很容易生成共轭双键：
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热源 燃 烧
氧化反应场
辐射
传热 热分解
聚合物材料
O2
气相扩散 固相扩散
聚合物燃烧过程示意图
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二、聚合物燃烧反应
聚合物热分解产物的燃烧是按自由基链式反应进行的，其机
理与聚合物热氧降解类似，包括下述四步：
(1)链引发 (2)链增长
R H h v/Δ R · +H ·
(3)链支化
R·＋ O2 → RO2· RO2·＋ RH → ROOH ＋ R·
聚合物
聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚异丁烯
常用聚合物的火焰温度
火焰温度/ ℃
聚合物
2120 2120 2210 1960 2130
阻燃剂的分类和阻燃剂用途
阻燃剂的分类和阻燃剂用途阻燃剂，又称难燃剂，耐火剂或防火剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。
阻燃剂（防火液），无毒、无腐蚀剂、防火效果好、价格低廉、使用方便。
阻燃剂的分类：阻燃聚丙烯①卤-锑体系,即气相阻燃机理。
常用的卤系阻燃剂是十溴二苯醚、六溴环十二烷、八溴醚、四溴双酚Ａ等,加上阻燃协效剂三氧化二锑,具有添加量少,阻燃效果好的特点。
但卤素类阻燃剂一直受到绿色环保组织的非难,以至在有些国家受到制约,被明令禁止使用。
然而美国、日本等国家仍允许使用,那么作为发展中国家的中国,卤系阻燃剂的寿命至少还有10年以上。
②用含溴烷基磷酸酯来处理ＰＰ。
这类阻燃剂兼有ＰＢｒ协同效应,使阻燃效果显著,同时还能改善ＰＰ的流变性及加工性能,对ＰＰ的物理机械性能影响也小。
③近十年来在ＰＰ阻燃技术上,以意大利都灵大学教授Ｃａｍｉｎｏ首创的膨胀型阻燃剂发挥了巨大的作用,这类ＰＮ系阻燃剂具有高效、热和光稳定性高、低毒、低烟、低腐蚀,对加工和机械性能影响小,不会引起环境污染。
在ＰＰ中只要添加2530份即可达到ＵＬ94Ｖ 0级。
国内刚有膨胀型阻燃剂产品的生产报道。
④丙烯酸五溴苄酯与三元乙丙橡胶的接枝共聚物阻燃的聚丙烯。
这类阻燃处理的ＰＰ具有很高的抗冲击强度,在某些场合可用作工程塑料。
⑤无机填充料阻燃聚丙烯所谓的无机填充料即指氢氧化铝和氢氧化镁,它们具有阻燃、抑烟的作用。
但要达到预期的效果,微粒化及表面处理是关键技术,应用于不同塑料。
要慎重选择匹配的表面活性剂,使其与塑料相容性好,并在塑料中得以均匀的分散,又不致太大地影响塑料的机械性能。
由于ＡＴＨ和氢氧化镁能在不同的温度范围内起到阻燃抑烟作用,因此二者的复配使用可以使塑料在较宽的温度范围内发挥持续阻燃效果。
这里要强调的是,在用氢氧化镁处理ＰＰ时,为达到更好的阻燃效果及合适的机械性能,在添加氢氧化镁混炼工艺中,宜采用二步加料方式,这样会得到比一次加料更好的结果。
第十六章阻燃剂PPT课件
16.2.3 反应型阻燃剂
（2）四溴双酚A及衍生物 四氯双酚A、四溴双酚A醚，既可作为添加型阻燃剂，又
可作为反应型阻燃剂。
材料添加剂化学
16.2.3 反应型阻燃剂
（3）含磷多元醇 四羟甲基氯化简称THPC，是重要的防火阻燃剂，由磷化
氢、甲醛和盐酸反应而制得。
将THPC和氢氧化钠反应，制得四羟甲基氧化THPOH
制燃烧反应。氮阻燃元素，主要以受热形成的
起水
炭化催化剂作用，同时释放出的氨气为难燃性气体，氨稀释
空气中氧的浓度，起到阻燃作用。
材料添加剂化学
16.1.3 阻燃机理
16.1.3.3 冷却机理 阻燃剂能使聚合物材料的固体表面在较低温度下熔化，
吸收热量或发生吸热反应，大量消耗掉热量，从而阻止燃烧 继续进行。此类阻燃剂的代表有氢氧化铝和氢氧化镁。 Ø 氢氧化铝即三水合氧化铝。
材料添加剂化学
16.2.2 添加型阻燃剂
16.2.2.1 有机卤化物 卤素元素的阻燃效果顺序为：I＞Br＞Cl＞F。C-F很稳
定，难分解，故阻燃效果差；碘化物的热稳定性差，所以工 业上常用溴化物和氯化物。卤代烃类化合物中烃类阻燃效果 顺序为：脂肪族＞脂环族＞芳香族。
材料添加剂化学
16.2.2 添加型阻燃剂
常见的无机磷系阻燃剂品种表见教材P255
材料添加剂化学
16.2.3 反应型阻燃剂
（1）卤代酸酐 ① 四氯邻苯二甲酸酐（TCPA）和四溴邻苯二甲酸酐
(TBPA) Ø 四氯邻苯二甲酸酐:
Ø 四溴邻苯二甲酸酐:
材料添加剂化学
16.2.3 反应型阻燃剂
（1）卤代酸酐 ② 氯桥酸酐与氯桥酸
Ø 氯桥酸酐：
Ø 氯桥酸：
阻燃剂简介演示
有机阻燃剂
多溴联苯
阻燃原理：多溴联苯在火焰的高温下会脱去溴化氢，产生 自由基，从而阻止火焰的传播。
特点：阻燃效率高，但多溴联苯有毒，且燃烧产物有二恶 英产生。
十溴联苯醚
阻燃原理：十溴联苯醚在火焰的高温下会脱去溴化氢，产 生自由基，从而阻止火焰的传播。
特点：阻燃效率高，但十溴联苯醚价格较高。
复合阻燃剂
阻燃剂的制备方法
干法
将阻燃剂与其他原料混合，加热 至一定温度，制得阻燃剂。
湿法
将阻燃剂与水或其他溶剂混合， 搅拌均匀，制得阻燃剂。
气相法
将阻燃剂在气态下与其他原料混 合，冷却凝结，制得阻燃剂。
阻燃剂的使用方法及注意事项
使用方法
将阻燃剂按照一定比例添加到需 要阻燃的材料中，搅拌均匀，进 行加工成型。
阻燃剂的未来发展方向
新材料与新技术的结合
01
利用新材料和新技术的优势，开发高效、环保、低成本的阻燃
剂。
智能化阻燃
02
利用智能化技术实现阻燃剂的精准投放和高效利用，提高阻燃
效果和材料性能。
拓展应用领域
03
开拓阻燃剂在新能源、航空航天等领域的应用，扩大市场需求
。
05
阻燃剂的制备及使用方法
Chapter
氢氧化铝 阻燃原理：受热分解时吸热，带走大量热量，降低可燃物表面温度。
特点：无毒、无腐蚀性、不挥发、价格低廉。
无机阻燃剂
氢氧化镁 阻燃原理：受热分解时吸热，带走大量热量，降低可燃物表面温度。
特点：无毒、无腐蚀性、不挥发、价格低廉。
无机阻燃剂
蒙脱石 阻燃原理：受热分解时吸热，带走大量热量，降低可燃物表面温度。 特点：无毒、无腐蚀性、不挥发、价格低廉。
第三章 阻燃剂
三、其它阻燃机理
❖ （1）中断热交换阻燃机理
❖ 这是指将阻燃材料燃烧产生的部分热量带走，致使材 料不能维持热分解温度，因而不能持续产生可燃气体， 于是燃烧自熄。例如，当阻燃材料受强热或燃烧时可 熔化，而熔融材料易滴落，因而将大部分热量带走， 减少了反馈至本体材料的热量，致使燃烧延缓，最后 可能中止燃烧。所以，易熔融材料的可燃性通常都较 低，但滴落的灼热液滴可引燃其他物质，增加火灾危 险性。
（1）评价材料燃烧行为的主要参数
❖ 被引燃的难易程度； ❖ 火焰传播速度，即火焰沿材料表面的蔓延速度； ❖ 耐火性，即火穿透材料构件的速度； ❖ 热释放速率，即材料燃烧时放出的热量的速度； ❖ 自熄的难易程度； ❖ 生烟性，包括生烟量，烟的释放速度和烟的组成； ❖ 有毒气体的生成，包括气体量，释放速率及组成；
➢ 二是某些阻燃剂在燃烧温度下分解生成不挥发的玻璃状物质，包覆 在聚合物表面，这种致密的保护层起到了隔离膜的作用，从而把空 气遮断达到阻燃的目的。硼系及卤化磷系阻燃剂具有类似特征。
❖ （3）稀释阻燃机理
❖ 多数阻燃剂在燃烧温度下都能释放出如H2O、CO2、NH3、 N2、HX等不燃性气体，这些气体组分在气相中冲淡了氧浓 度，使之降低到着火极限以下，起到气相阻燃效果。另外， 无机类阻燃剂不挥发，填充量大，一定程度上可稀释固相中 可燃性物质的浓度，从而提高了制品的难燃性。气体的阻燃 性次序是：N2>CO2>SO2>NH3，其中N2的阻燃效果最好。
❖ （2）隔离膜机理
❖ 在高温下，有的阻燃剂可以在聚合物表面形成一层隔离膜， 隔绝了空气，从而起到阻止热传递、降低可燃性气体释放 量和隔绝氧的作用，从而达到阻燃目的。
❖ 阻燃剂形成隔离膜的方式有两种：
阻燃剂
燃烧速度指试样单位时间内燃烧的长度。
氧指数（OI）指试样象蜡烛状持续燃烧时，在 氮-氧混合气体流中所需的最低氧含量。
英国标准对于阻燃材料的要求是：
一级阻燃材料
氧指数 > 38%
二级阻燃材料
氧指数 > 25%
25
常用聚合物的燃烧速度
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常用聚合物的极限氧指数
27
2.3 阻燃机理
• 1、保护膜机理： • 2、不燃性气体机理： • 3、冷却机理： • 4、终止连锁反应机理： • 5、协同作用体系：
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三、阻燃剂的应用
• 聚氨酯材料属于可燃性物质，它的氧指数 为19%-20%，用于家具、建筑、汽车、铺 地材料的聚氨酯必须达到二级阻燃标准。
• 因此，在聚氨酯制品中，阻燃剂的用量很 大，是用量最大的配合剂，约占聚氨酯配 合剂总量的三分之一。
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毛织物的阻燃整理
• 羊毛具有较高的回潮率和含氨量，故有较好的天 然阻燃性，但若要求更高的标准，则需进行阻燃 整理。
第六章 阻燃剂
1
1
概述
2 聚合物的燃烧和阻燃剂的作用机
理
3
阻燃剂的应用
4
阻燃剂的发展趋势
2
• 央视火灾原因大曝光
• 敲响我国建筑节能保 温材料在火灾中存在 隐患的警钟！
3
• 上海“11·15”特别重 大火灾
原因：聚氨酯泡沫保温材料 没有经过阻燃处理。
4
1 定义
能够增加材料耐燃性的物质称为阻燃剂。 阻燃剂是提高可燃性材料难燃性的一类助剂 。
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• 1、保护膜机理： • 阻燃剂在燃烧温度下形成一层不燃烧的保护膜，
覆盖在材料上，隔离空气而阻燃。 • 此类阻燃剂有卤代磷、水合硼酸盐等。
阻燃剂ppt教学课件-优秀PPT文档
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➢ 按使用方法分类
阻燃剂
添加型
反应型
有机 无机 乙烯 含氯 含羟 阻 阻燃 基衍 化合 基化
燃剂 剂 生物 物 合物
含环氧 基化合
物
❖添加型阻燃剂: 是在聚合物加工过程中，通过简单掺和不发 生化学反应的阻燃剂。
❖反应型阻燃剂: 是在聚合物制备过程中作为单体之一，通过 化学反应使它们成为聚合物分子链的一部分。它对聚合物使 用性能影响小，阻燃性持久。
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阻燃剂能为人们做什么？
➢ 拯救生命，减少伤害和火灾的损失和不良影响
➢ 提高可燃物的着火条件
➢ 延缓火焰蔓延 ➢ 避免轰燃
点燃11分钟以后
荷兰电视 台资料
➢ 英国：1998年开始对装 饰家具和卧具实施严格的 防火标准
➢ 为达到标准必须使用阻燃 剂
➢ 火灾统计数字表明：
➢ 1988至2000挽救3200 生命
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一、阻燃机理
1、燃烧三要素：可燃物、氧、温度（着火点）
2、极限氧指数（LOI）
在规定条件下，试样在氮、氧混合气中，维持平衡燃 烧所需的最低氧浓度（体积百分含量）。
➢ 氧指数愈高，表示材料燃烧愈 难。
➢ 可用氧指数21 作为可燃性和不 可燃性的分类标准。
聚丙烯PP
LOI 17.8
聚丙烯PP+15份APP/PER LOI 21.4
阻燃剂的分类和阻燃剂用途
阻燃剂的分类和阻燃剂用途阻燃剂，又称难燃剂，耐火剂或防火剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。
阻燃剂（防火液），无毒、无腐蚀剂、防火效果好、价格低廉、使用方便。
阻燃剂的分类：阻燃聚丙烯①卤-锑体系,即气相阻燃机理。
常用的卤系阻燃剂是十溴二苯醚、六溴环十二烷、八溴醚、四溴双酚Ａ等,加上阻燃协效剂三氧化二锑,具有添加量少,阻燃效果好的特点。
但卤素类阻燃剂一直受到绿色环保组织的非难,以至在有些国家受到制约,被明令禁止使用。
然而美国、日本等国家仍允许使用,那么作为发展中国家的中国,卤系阻燃剂的寿命至少还有10年以上。
②用含溴烷基磷酸酯来处理ＰＰ。
这类阻燃剂兼有ＰＢｒ协同效应,使阻燃效果显著,同时还能改善ＰＰ的流变性及加工性能,对ＰＰ的物理机械性能影响也小。
③近十年来在ＰＰ阻燃技术上,以意大利都灵大学教授Ｃａｍｉｎｏ首创的膨胀型阻燃剂发挥了巨大的作用,这类ＰＮ系阻燃剂具有高效、热和光稳定性高、低毒、低烟、低腐蚀,对加工和机械性能影响小,不会引起环境污染。
在ＰＰ中只要添加2530份即可达到ＵＬ94Ｖ0级。
国内刚有膨胀型阻燃剂产品的生产报道。
④丙烯酸五溴苄酯与三元乙丙橡胶的接枝共聚物阻燃的聚丙烯。
这类阻燃处理的ＰＰ具有很高的抗冲击强度,在某些场合可用作工程塑料。
⑤无机填充料阻燃聚丙烯所谓的无机填充料即指氢氧化铝和氢氧化镁,它们具有阻燃、抑烟的作用。
但要达到预期的效果,微粒化及表面处理是关键技术,应用于不同塑料。
要慎重选择匹配的表面活性剂,使其与塑料相容性好,并在塑料中得以均匀的分散,又不致太大地影响塑料的机械性能。
由于ＡＴＨ和氢氧化镁能在不同的温度范围内起到阻燃抑烟作用,因此二者的复配使用可以使塑料在较宽的温度范围内发挥持续阻燃效果。
这里要强调的是,在用氢氧化镁处理ＰＰ时,为达到更好的阻燃效果及合适的机械性能,在添加氢氧化镁混炼工艺中,宜采用二步加料方式,这样会得到比一次加料更好的结果。