七、硅系阻燃剂的特点
聚氨酯阻燃剂的种类
聚氨酯阻燃剂的种类
聚氨酯阻燃剂的种类有多种，常见的包括：
1. 磷系阻燃剂：如三聚磷酸酯、聚磷酰胺等，可以起到阻燃和炭化层的作用。
2. 溴系阻燃剂：如六溴环十二烷、六溴联苯等，有较好的阻燃效果，但部分溴系阻燃剂可能存在环境和健康问题。
3. 氮系阻燃剂：如氢化铝酸铵、氢氧化铝等，通过氮气气体形式来稀释和抑制燃烧过程。
4. 氧系阻燃剂：如磷氧扩展剂、聚磷腈等，通过在燃烧货物表面产生活性氧，抑制和缓慢燃烧。
5. 硅系阻燃剂：如有机硅耐火树脂，可以形成保护层来减缓燃烧速度。
6. 铝系阻燃剂：如氢氧化铝、铝氢氧化盐等，经热分解可释放铝氧化物，形成熔融层来阻挡燃烧。
以上是常见的几种聚氨酯阻燃剂，不同种类的阻燃剂适用于不同的燃烧材料和各种需求。
除了上述提到的常见的聚氨酯阻燃剂，还有一些其他种类的聚氨酯阻燃剂，包括：
7. 氧化铝：氧化铝是一种无机阻燃剂，通过吸收热量并形成熔融层来阻挡燃烧。
8. 阻燃填料：聚氨酯中添加阻燃填料，如硅酸盐纤维、无机纤维等，可以提升阻燃性能。
9. 碳纳米管：碳纳米管具有良好的导电性和导热性，可以在燃烧过程中吸收并释放热能，起到阻燃效果。
10. 碳黑：碳黑是一种常见的填充剂，用于提高聚氨酯的阻燃性能。
11. 硼酸盐：硼酸盐是一种无机阻燃剂，含有的硼元素可以有效抑制燃烧。
12. 阻燃涂层：聚氨酯表面涂覆阻燃涂层，如阻燃涂料，可以提高其阻燃性能。
这些聚氨酯阻燃剂可以根据具体的应用需求进行选择和使用，以提供所需的阻燃效果。
硅胶阻燃剂主要成分
硅胶阻燃剂主要成分
硅胶阻燃剂是一种常用的阻燃材料，其主要成分是硅胶。
硅胶是一种无机高分子材料，由二氧化硅（SiO2）和水
（H2O）组成。
它具有许多优异的性能，如高温稳定性、耐
化学腐蚀性、电绝缘性和阻燃性等。
硅胶阻燃剂主要通过在材料中添加硅胶来提高其阻燃性能。
硅胶具有良好的隔热性能，可以有效地减少火焰传播
速度和火灾蔓延范围。
当遭受高温时，硅胶会释放出水分，形成水蒸气屏障，从而降低火焰温度并抑制火势的发展。
此外，硅胶还具有优异的电绝缘性能。
在电子产品中使
用硅胶阻燃剂可以有效地减少电路板发生火灾的风险。
由
于其低导电率和高耐压性能，硅胶可以有效地隔离电路板
上的电流，并防止因电弧或过载引起的火灾。
除了以上优点外，硅胶阻燃剂还具有良好的耐化学腐蚀
性能。
它可以抵抗酸、碱、溶剂等化学物质的侵蚀，从而
保护材料的完整性和稳定性。
这使得硅胶阻燃剂在各种恶
劣环境下都能发挥出良好的阻燃效果。
总之，硅胶阻燃剂作为一种常用的阻燃材料，其主要成
分硅胶具有许多优异的性能。
它不仅具有高温稳定性、耐
化学腐蚀性和电绝缘性等特点，还可以有效地减少火焰传
播速度和火灾蔓延范围。
因此，在各个领域中广泛应用硅
胶阻燃剂是一种明智的选择。
阻燃剂的基本理论PPT资料(正式版)
有机磷系：添加量大，一般为10%～30%，多数分解温度比
较低，易腐蚀模具，有些还会影响树脂来自冲击强度明添燃加总 1%时～间8(%10即次可点得燃到)≤发2烟50量秒卤、放素热系量、：CO产生燃量烧均低后的环阻燃境材污料 染大，逐渐被限制使用
3M, Bayer, Miteni
加快聚合物的成炭速率，促使聚合物交联，或者发生反应形 成一层涂层，防止下层聚合物进一步裂解和燃烧。
阻燃性能测定
业实验室UL-94燃烧试验 127mm，宽的试样垂直悬挂，试样上端的地方)用支架上的夹
具夹住，试样下端距灯嘴，距干燥医用脱脂棉球305mm，试样先用 本生灯(19mm高的蓝色火焰)第一次灼烧10秒，在试样自熄后，再 第二次烧10秒，每一次试验应检测5个试样，并按下述标准分级。
在PC中添0.06%~0.1% 即可使材料阻燃性能达到 UL-94 V-0 (3.2mm)。需 注意的是用量如超过 0.1% ，不但不能提高材 料的阻燃性能且会影响 PC的透明性。为满足更 高的阻燃要求。通常可加 入少量硅氧烷进行复配． 硅氧烷的用量为配方总量 的0.02%～0.3%时即可 使1.6mm厚样条阻燃性 达到UL-94 V-0级。
阻燃剂种类及其基本特点 有机磷系：添加量大，一般为10%～30%，多数分解温度比 KSS使用较广泛，它不含卤素，环保经济。 较低，易腐蚀模具，有些还会影响树脂的冲击强度
磺酸盐系：添加量少，阻燃效率高，但要满足更高的阻燃要 求则需和其他阻燃剂复配使用
硅系： 高效、无烟、低毒、对环境友好，但成本高，常与 其他阻燃剂复合使用
常用于阻燃不透明PC材料 ，其阻燃效果好，在PC中 添加0.1%的STB，氧指数 即可达25%~35% ．阻燃 级可达UL-94 V-0级。STB 也可与其他阻燃剂混合协
阻燃剂的分类
阻燃剂的分类阻燃剂是一种能够降低或阻止材料燃烧的物质。
根据其化学性质和作用机制的不同，阻燃剂可以分为几个主要的分类。
1. 水合物阻燃剂水合物阻燃剂是指在材料中引入一定量的水合物，通过吸热蒸发的方式来抑制燃烧。
水合物阻燃剂主要包括氢氧化铝、氢氧化镁等。
这些水合物在高温下分解释放出水分，从而吸收大量热量，降低材料的燃烧温度，延缓火势蔓延。
2. 氮磷阻燃剂氮磷阻燃剂是指含有氮元素和磷元素的化合物，通过生成惰性气体和形成炭化层来抑制燃烧。
氮磷阻燃剂可以分为有机氮磷阻燃剂和无机氮磷阻燃剂两大类。
有机氮磷阻燃剂主要包括氰酸酯、三聚氰胺磷酸盐等，而无机氮磷阻燃剂主要包括氮磷酸铵、氮磷酸铵铵盐等。
这些阻燃剂在高温下分解生成惰性气体，形成炭化层覆盖在材料表面，从而隔绝氧气，防止燃烧的继续进行。
3. 溴系阻燃剂溴系阻燃剂是指含有溴元素的化合物，通过阻止自由基链反应来抑制燃烧。
溴系阻燃剂主要包括溴化物、溴代聚苯醚等。
这些阻燃剂在高温下分解生成溴自由基，通过与燃烧过程中产生的自由基反应，抑制燃烧链反应的进行，从而达到阻燃的目的。
4. 磷氮阻燃剂磷氮阻燃剂是指含有磷元素和氮元素的化合物，通过生成磷氮炭层来抑制燃烧。
磷氮阻燃剂主要包括磷氮酸酯、磷氮酸铵等。
这些阻燃剂在高温下分解生成磷氮炭层，覆盖在材料表面，形成物理屏障，阻止燃烧的进行。
5. 硅系阻燃剂硅系阻燃剂是指含有硅元素的化合物，通过形成硅化层来抑制燃烧。
硅系阻燃剂主要包括硅酸盐、硅酸铝等。
这些阻燃剂在高温下分解生成硅化层，覆盖在材料表面，起到隔热和隔氧的作用，从而减缓燃烧速度。
6. 氯系阻燃剂氯系阻燃剂是指含有氯元素的化合物，通过生成惰性气体和减慢燃烧速度来抑制燃烧。
氯系阻燃剂主要包括氯化铝、氯化锌等。
这些阻燃剂在高温下分解生成氯化氢等惰性气体，从而稀释燃烧气体，减缓燃烧速度。
7. 碳氮阻燃剂碳氮阻燃剂是指含有碳元素和氮元素的化合物，通过生成炭化层和惰性气体来抑制燃烧。
PVC专用硅系阻燃剂
PVC专用硅系阻燃剂
HX-001 的应用与推广
主要成分：硅酸盐
性状：本产品为白色粉末，白度>98%、平均粒径1.1um、烧失量<5，具有高白度、高细度、高纯度等特点、比表面积大，具有超细粒子的表面效应、体积效应、无皮肤刺激、无味、无腐蚀性。
适用范围：适用于PVC。
用途：HX-001可与卤素并用，也可作为锑的辅助剂，分解温度340℃。
由于该产品经过了特殊的表面处理，大大改善了与塑料的相容性和粘接力，降粘效果大，可增加填充量，提高补强性；与Sb2O3复合，可大幅降低Sb2O3的用量，力学性能保持率>90%以上。
阻燃机理：本产品在高聚物燃烧过程中能起到酸催化作用，使体系部分交联反应和炭化，从而形成炭焦保护层，阻止挥发性分解物外逸，产生屏蔽作用。
同时也能与卤素阻燃剂与Sb2O3反应过程中所产生的氧卤化锑的分解温度降低，从而达到协助阻燃的目的。
特点：
1．本产品的耐高温性能优良，在400℃以内，热失重仅为0.5，热稳定性优异。
2．能够与Sb2O3配合，在达到同样的阻燃效果情况下，能减少40%－60%的Sb2O3用量，起到节省成本的目的。
3．添加本产品3%以下，能显著提高产品的流动性，从而提高制品的尺寸稳定性和制品表面光洁度。
4．能够帮助制品在高温、高湿情况下有效维持产品的机械性能和电性能。
硅系阻燃剂
SFR-100+APP+季戊四醇
• SFR-100与APP及季戊四醇并用时，能改善 PP的阻燃性，使之能达到UL94V-0阻燃级， 而且即使阻燃剂用量较低时，材料氧指数也较 高。 • APP通常作用具有自熄性材料的阻燃剂或膨胀 型阻燃涂料的添加剂。尽管APP的阻燃性甚佳， 但由于它的热稳定性较低，故塑料在熔融状态 甚至在较低温度下加工时，它即能在塑料中产 生泡沫。所以它在阻燃材料中应用受到限制。
SFR-100+氢氧化铝（ATH）
在乙烯共聚物中，例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物（EVA）中，SFR-100作为阻燃剂可以与 ATH并用。 对于那些阻燃要求特别严格的场所，可采用 SFR-100阻燃ATH含量很高（超过60%）的 EVA，此时材料仍可熔融加工。
ATH是一个非卤无机填料，通常作用价廉的阻 燃剂，且广泛用于热塑性弹性体。当ATH含量 很高时，EVA是一个比PE较优的基材，因为 前者中所含 的VA能较好地与ATH粘结。 以SFR-100及ATH改性的聚合物，可用于制造 对阻燃要求十分苛刻的构件，也适用于注塑加 工。此外，SFR-100+ATH也可用于阻燃电线 及电缆包覆层。
SFR-100树脂的应用
• SFR-100+硬脂酸镁 • SFR-100+氢氧化铝（ATH） • SFR-100+APP+季戊四醇
SFR-100+硬脂酸镁
• SFR-100与硬脂酸镁相结合，可提高PP、 LDPE及HDPE的抑烟性及阻燃性。 • 硬脂酸镁是一种有机金属皂，通常用作聚烯烃 的润滑剂，但不与PP或PE互溶。不过，在 SFR-100存在下，硬酯酸镁能均匀分散于聚烯 烃基材中，并与之形成均相结构，为了防止熔 滴，还可在配方中加入滑石粉。
硅系阻燃剂阻燃PC及PC_ABS复合材料研究进展_高烽
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第41卷，第5期2013年5月V ol.41，No.5May 2013103doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2013.05.022硅系阻燃剂阻燃PC 及PC ／ABS 复合材料研究进展*高烽，韦平，李林科，俞海洲(上海交通大学化学化工学院，上海 200240)摘要：综述硅系阻燃剂阻燃聚碳酸酯(PC)及PC ／丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)复合材料的机理，以及无机硅、有机硅氧烷类、聚倍半硅氧烷及其衍生物、有机／无机杂化硅材料、带有双螺环磷酸酯和磷杂菲的硅系阻燃剂等在PC 及PC ／ABS 复合材料中的应用进展。
指出硅系阻燃剂是PC 及PC ／ABS 复合材料用阻燃剂的发展趋势。
关键词：聚碳酸酯；丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料；含硅阻燃剂；阻燃机理中图分类号：TQ322 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2013)05-0103-04Research Progress of Silicone-Containing Flame Retardant in PC and PC ／ABS CompositesGao Feng ， Wei Ping ， Li Linke ， Yu Haizhou(School of Chemistry and Chemical Engineering ， Shanghai Jiaotong University ， Shanghai 200240， China)Abstract ：The mechanisms of silicone-containing fl ame retardant in PC and PC ／ABS composites were presented ，and the recent application and progress of silicone-containing fl ame retardants such as inorganic silicone additives ，organic siloxane ，POSS and its derivates ，organic-inorganic hybrid silicone materials ，silicone containing spiran structure and DOPO used in PC and PC ／ABS composites were introduced brie fl y. The silicone-containing fl ame retardant is the development trend for PC and PC ／ABS composites.Keywords ：polycarbonate ；ABS ；silicone-containing fl ame retardant ；the mechanism of fl ame retardant 聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，其冲击强度及透光率高、尺寸稳定性好、易着色、耐老化，且具有优良的电绝缘性，但同时也存在着耐磨性差、加工流动性差等缺点。
常见阻燃剂的阻燃机理
常见阻燃剂的阻燃机理目录1 .前言 (1)2 .阻燃剂的作用 (1)2.1. 吸热作用 (1)2.2. 覆盖作用 (2)2.3. 抑制链反应 (2)2.4. 不燃气体窒息作用 (2)3 .常见的阻燃剂阻燃机理 (2)3.1. 无机阻燃剂 (2)3.2. 卤系阻燃剂 (2)3.3. 经过处理的A1(OH)3阻燃剂 (3)3.4. 氢氧化镁阻燃剂 (3)3.5. 石膏板阻燃 (4)3.6. 磷系阻燃剂 (5)3.7. 硅系阻燃剂 (5)1.前言阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要针对高分子材料的阻燃设计而成，通过若干机理发挥其阻燃作用，如吸热、覆盖、抑制链反应、不燃气体窒息作用等。
多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。
今天与大家一起了解一下阻燃剂的作用和阻燃机理。
2.阻燃剂的作用2.1.吸热作用任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到可燃物表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。
在高温条件下，阻燃剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。
A1(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。
这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸气时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。
22覆盖作用在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。
如有机磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或炭化层。
炭化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解生成物进入气相参与燃烧过程。
2.3.抑制链反应根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。
七、硅系阻燃剂的特点
（6）
接枝反应，在 聚合物链上引 入硅原子或 硅基团
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3
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4
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5
目前应用最为广泛的含硅阻燃剂是聚硅氧烷阻燃硅树脂体系：
G.Camino等基于对其在空气中的TG-FTIR以及TG-MS等的 测试结果提出了有机硅在空气中提高炭层热稳定性的机理如下 图所示：
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8
不同结构的硅氧烷对PC阻燃性的影响：
A的分子结构以甲基为主硅氧烷， B以甲基和苯基为主， c是 PC和 si的特殊共聚物
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9
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有机硅阻燃剂： 主要是聚硅氧烷，包 括硅油、硅树脂、硅 橡胶以及多种硅氧烷 共聚物等
2
硅系阻燃剂改善材料阻燃性的方法：
目前实用化的含硅化合物阻燃技术
无机硅
有机硅
（1）
加入硅酸盐
（2）
Hale Waihona Puke （3）添加硅树脂 粉末加入高分子 量硅油与有 机金属 化合物
（4）
硅橡胶与 金属化合物 并用
（5）
硅系阻燃剂
概念：含有硅元素，可应用于阻燃的材料。
阻燃机理：阻燃剂在材料表面形成炭保护层，并生 成游离基捕获活性中间体，从而达到阻 燃效果。
优点：是一种成炭型抑烟剂，与其他阻燃剂相比， 其表现出优异的阻燃性、加工性能、力学性 能及环境友好性。
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1
分类：
硅系 阻燃剂
无机硅阻燃剂： 硅酸盐（如蒙脱土） 硅胶 滑石粉等
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6
实例：
PU弹性体中加入5%粉末状的环氧和甲基丙稀酸酯功能化的 硅氧烷，可以很明显的提高PU的阻燃性能。羟基封端的聚 二甲基硅氧烷（PDMS）可以直接用在环氧树脂的分子结构 中，固化环氧。（图1.5）
硅氮系阻燃剂
硅氮系阻燃剂是一种新型的阻燃剂，主要由硅和氮两种元素构成。
这种阻燃剂具有良好的阻燃效果，并且在燃烧过程中产生的有害物质较少。
硅氮系阻燃剂的主要特点包括：
高效的阻燃性能：硅氮系阻燃剂可以在材料表面形成一层稳定的保护膜，有效地阻止火源的蔓延，从而达到阻燃的效果。
环保：与传统的阻燃剂相比，硅氮系阻燃剂在燃烧过程中产生的有害物质较少，更加环保。
耐高温、耐腐蚀：硅氮系阻燃剂具有良好的耐高温和耐腐蚀性能，可以在各种恶劣环境下保持稳定的性能。
无毒：硅氮系阻燃剂是一种无毒的阻燃剂，不会对人体健康产生影响。
硅氮系阻燃剂广泛应用于各种高分子材料中，如塑料、橡胶、纤维等，可以有效地提高这些材料的阻燃性能。
硅系阻燃剂
1.阻燃剂1.1我国阻燃剂需求介绍我国阻燃剂工业随着我国总体经济的持续、快速发展，迎来了一个大发展的机遇，同时，也面临严峻的挑战。
我国阻燃剂的生产和消费形势持续发展，年均消费增长率超过20％。
从2002年开始，国内阻燃剂消费量急剧上升，增加的市场份额主要来源于电子电器、汽车市场两个方面。
阻燃剂发展趋势则是在提高阻燃性能的同时，更加注重环保与生态安全，在这种背景下，一些传统的溴系阻燃剂已受到日益严格的环保和阻燃法规的压力，迫使用户寻找溴系阻燃剂的代用品，同时也将促进新阻燃材料的问世。
这些新的阻燃材料将具有低放热率、低生烟性和低毒性，而且阻燃效率不会降低。
由于人们对使用溴系阻燃剂十分审慎，给其发展前景蒙上了一层阴影。
但由于溴系阻燃剂在阻燃领域的历史地位，而且在很多应用领域还很难找到合适的代用品，所以溴系阻燃剂在欧洲等国仍然是无可替代的选择。
但寻找溴系阻燃剂(特别是十溴二苯醚)的代用品，以逐步实现阻燃剂的无卤化和生态化将是明显的发展趋势之一。
今后全球溴系阻燃剂消费量增速缓慢，而代用品将会继续增多。
预计未来5年内，我国阻燃剂消费量年均增长率可达到15％。
目前我国阻燃剂无论在品种上还是用量上均与发达国家存在较大差距。
随着国家对阻燃技术要求力度的加强，我国阻燃剂的开发和发展将出现更好的广阔前景。
我们应该提高开发创新能力，推动阻燃剂工业朝着环保化、低毒化、高效化、多功能化的方向发展。
1.2常用的阻燃剂1.2.1卤系阻燃剂卤系阻燃剂主要是含溴和含氯阻燃剂。
含溴阻燃剂包括脂肪族、脂环族、芳香族及芳香一脂肪族的溴化合物，常用的有十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、六溴环十二烷、八溴醚等，这中间尤以十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴双酚A使用量较大。
含氯阻燃剂主要是氯化石蜡。
溴系阻燃剂的优点在于对复合材料的力学性能几乎没有影响，根据阻燃机理能显著降低燃气中溴化氢的含量，而且该类阻燃剂与基体树脂相容性好。
即使在苛刻的条件下也无析出现象。
高分子阻燃剂的分类
高分子阻燃剂的分类
高分子阻燃剂可以根据其阻燃机制和化学结构进行分类。
以下是常见的高分子阻燃剂分类：
1. 磷系阻燃剂：包括含有磷元素的化合物，如磷酸铝、氧
化三苯脱鑫、磷酸酯等。
磷系阻燃剂通过气相和凝固相阻
燃机制来阻止火焰的蔓延，同时产生无毒的凝固炭化物来
降低燃烧速率。
2. 氮系阻燃剂：包括含有氮元素的化合物，如三聚氰胺、
阻气泡剂、胍、阻气壳、邻苯二胺、亚硝胺等。
氮系阻燃
剂通过释放不燃性气体、增加不燃性残留物或减少可燃物
质的挥发来抑制火焰蔓延。
3. 卤素系阻燃剂：包括含有卤素元素的化合物，如溴化物、氟化物、氯化物等。
卤素系阻燃剂可以通过与火焰中的自
由基发生反应，抑制火焰的蔓延。
卤素系阻燃剂还能产生
气相或凝固相的无毒燃烧产物，减缓燃烧速率。
4. 氧系阻燃剂：包括含有氧元素的化合物，如过氧化物、醇、羧酸、无机氧化物等。
氧系阻燃剂主要通过在火焰区域中释放氧气，提供更充足的氧源以促进燃烧，从而抑制火焰的蔓延。
5. 其他阻燃剂：还有一些特殊的阻燃剂，如碳系阻燃剂、硅系阻燃剂、硼系阻燃剂等，它们通过不同的机制和化学结构抑制火焰的蔓延。
需要注意的是，不同类型的高分子材料需要使用不同类型的阻燃剂，因为不同的高分子材料有不同的燃烧特性和耐燃性要求。
有机硅_聚合物阻燃改性应用与研究进展
Vol 134№3(Sum 1173)J une 2006塑料科技PL ASTICS SCI 1&TECHNOLO GY文章编号:100523360(2006)0320053205有机硅/聚合物阻燃改性应用与研究进展周盾白1,2,贾德民1,黄险波2(1.华南理工大学材料学院,广东广州510640;2.金发科技股份有限公司,广东广州510620) 摘 要: 介绍了有机硅/聚合物阻燃改性的应用和研究进展。
通过有机硅对聚合物进行物理(共混)和化学改性(共聚、交联和接枝),聚合物的阻燃性能、加工性能、热稳定性和力学性能均得到改善。
有机硅还和一些阻燃剂存在协效作用,能在阻燃材料中起到阻燃协效剂、加工助剂和分散剂的作用。
关键词: 有机硅;阻燃改性;共混;共聚;交联;接枝中图分类号:TQ32513文献标识码:A 基金项目:国家自然科学基金项目(20304003)作者简介:周盾白(1972—),男,博士后。
研究方向为聚合物改性。
收稿日期:2006202223 硅系阻燃剂具有诸多优点,如含硅阻燃聚合物燃烧热值低,燃烧时少烟无毒,火焰传播速度慢;同时还能改善基体树脂的力学性能和耐热性能等。
因此尽管硅系阻燃剂的成本较高,仍然成为近年来研究的热点。
硅系阻燃剂分为无机硅阻燃剂和有机硅阻燃剂两种,对无机硅阻燃剂的研究既有对传统的无机硅填料的阻燃研究[122],也有对新型材料———聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料阻燃性能的研究[325]。
对无机硅阻燃材料的研究目的主要是提高无机硅填料与基体的相容性,并提高其阻燃效率。
有机硅系阻燃剂具有高效、低烟、无毒、防熔滴、对基材性能影响小等优点,对有机硅系阻燃材料的研究主要是通过改进分子结构、提高分子量等来提高阻燃效果、改善成炭性及基体材料的加工和力学性能[6]。
1 有机硅/聚合物共混阻燃改性有机硅具有优异的热氧化稳定性,这是由构成分子主链的硅氧键的性质所决定的。
有机硅的闪点几乎都在300℃以上,具有难燃性。
硅系阻燃剂研究进展
第23卷 第11期中 国 塑 料Vol.23,No.11 2009年11月CHINA PLASTICS Nov.,2009硅系阻燃剂研究进展叶龙健,钱立军,王 澜3,许国志(北京工商大学材料科学与工程系,北京100048)摘 要:综述了近年来有关硅系阻燃剂的结构与性能以及阻燃改性等方面的研究进展。
介绍了无机硅系阻燃剂(包括聚合物/层状硅酸盐以及聚合物/二氧化硅纳米复合材料)的热稳定性和阻燃性能。
侧重论述了有机硅系阻燃剂(包括本质阻燃聚合物、笼状倍半硅氧烷及其改性聚合物)的热稳定性、阻燃性能和阻燃机理。
关 键 词:硅系阻燃剂;本质阻燃聚合物;笼状倍半硅氧烷;阻燃机理中图分类号:TQ314.24+8 文献标识码:A 文章编号:100129278(2009)1120007208R esearch Progress in Silicon Flame R etardantsYE Long2jian,Q IAN Li2jun,WAN G Lan3,XU Guo2zhi (Department of Materials Science and Engineering,Beijing Technology and Business University,Beijing100048,China)Abstract:The research p rogress of silico n flame retardant s and t heir application were reviewed.The t hermal stability and fire retardant p roperties as well as flame retardant mechanism of bot hinorganic and organic silicon flame retardant systems were int roduced,including t hose based onlayered silicate,silica,cage2like polyhedral oligo meric silsesquioxane(POSS).Int rinsic flameretardant polymers were also discussed.K ey w ords:silicon flame retardant;inherent flame retardant polymer;polyhedral oligomericsilsesquioxane;flame retarding mechanism 近年来,为了避免使用传统的氯系或溴系阻燃剂,人们致力于开发聚合物用无卤阻燃剂。
阻燃PC的种类、物性与应用
4、纳米阻燃PC：纳米阻燃剂是20世纪80年代末兴起的新型阻燃方法。无机物纳米复合材料开辟了阻燃高分子材料的新途径，它不仅有可能达到很多使用场所要求的阻燃等级，而且能够保持甚至改善聚合物原有的性能。纳米阻燃剂在同等阻燃剂应用量的阻燃效果上，比传统的阻燃剂有数量级的提高，且能让PC保持优异的力学性能、热性能、阻燃性能和各异向性等。
台湾的南亚：5310、5410G2、5410G6；
日本的三菱：N-5、7025G系列以及7025N、8525N、3010N；
帝人化学：LN-1250G、LN-2250Y、GN-34**系列；
出光石油化学：D2500、GTN系列；
韩国的三星第一毛织：NH系列；
LG化学：GN系列和GP系列；
阻燃PC渠道139 二九二四 三七六五.
一、阻燃PC的种类：
1、含磷阻燃PC：含磷阻燃剂作为一种重要的无卤阻燃剂具有高效、低毒的优点。 三个最具代表性的磷系阻燃剂有磷酸三苯酯（TPP)、间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（BDP）和双酚A-双（磷酸二苯酯）（BDP），在这三种磷系阻燃剂中，TPP的效果最差，BDP的效果最优。TPP在气相发挥阻燃作用，RDP主要在气相发挥G11燃作用并也有凝固相阻燃，而BDP主要在凝固相起到阻燃作用同时也有气相阻燃。从极限氧指数（LOI）测试来看，TPP和RDP的阻燃效果略好于BDP，而锥形量热测试的结果却是BDP最好。在阻燃使用量上，采用22份APP与8份季戊四醇（PER）复配阻燃则能使L0I达33%，达到UL94 V-0级，次磷酸钙和次磷酸铝对PC阻燃性能的影响，结果表明添加8%的次磷酸钙能使PC达到U194 V-O级，降低次磷酸钙的质量分数至5%，并辅以2%的TPP也能使PC达到UL94 V-O级。磷系阻燃最大的缺点是颜色问题，这大大限制磷系阻燃剂的应用范围，其易水解、加工和回收困难。
硅系阻燃剂研究进展_贾修伟
硅系阻燃剂研究进展贾修伟 刘治国(河南大学化学化工学院,开封475001)摘 要 从添加型硅系阻燃剂、含硅本质阻燃高聚物、聚合物/层状硅酸盐纳米复合阻燃材料等方面,阐述了硅系阻燃剂近几年的发展情况;介绍了有机硅系阻燃剂、无机硅系阻燃剂;评述了硅系阻燃剂具有高效、低毒、抑烟和促进成炭等优点;综述了含硅基团共聚物、含硅接枝共聚物及聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构和阻燃性能。
关键词 阻燃技术,硅系阻燃剂,纳米复合材料,本质阻燃高聚物中图分类号 T Q 634.41 文献标识码 A 文章编号 1000-6613(2003)08-0818-05 由于硅系阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外,还能改善基材的其他性能(如加工性能、机械性能、耐热性能等),生态友好,阻燃材料的循环使用效果较好,能满足人们对阻燃剂的严格要求,所以近几年硅基阻燃剂及其阻燃技术得到了较快的发展[1]。
尤其是含硅本质阻燃高聚物发展更快,阻燃聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料已经成为阻燃界的一个研究热点。
本文作者介绍了硅系阻燃剂近几年的发展状况,并评述其发展趋势和应用前景,以期引起业内人士的关注。
1 添加型硅系阻燃剂添加型硅系阻燃剂分为有机硅系阻燃剂和无机硅系阻燃剂两大类。
有机硅系阻燃剂的研究主要在于通过改进分子结构、提高分子量等来提高阻燃效果,改善成炭性能和被阻燃材料的加工及物理机械性能。
无机硅系阻燃剂的研究,主要是提高其与被阻燃材料的相容性和增加阻燃效率。
1.1 有机硅系阻燃剂有机硅系阻燃剂是一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的非卤阻燃剂,也是一种成炭型抑烟剂。
成炭技术是阻燃技术的新方向之一。
一般通过添加成炭剂促进成炭或者促进交联反应产生炭层而达到阻燃目的。
据报道[2],加入Al (OH )3或SiO 2可提高聚丙烯膨胀体系的绝热性能,但有限氧指数(LOI )却下降;添加一定量的有机硅化合物可使蜂窝状炭结构更加稳定和致密,提高了聚丙烯的有限氧指数。
常见阻燃剂及其阻燃机理总结
常见阻燃剂及其阻燃机理总结1、无机阻燃剂（1）水合金属氧化物主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锡等，其中以氢氧化铝的吸热效应最大，阻燃效果好。
其阻燃作用主要是吸热效应，生成的水蒸气还能起隔绝效应。
这类阻燃剂的最大优点是无毒，不会生成有害气体，还可减少燃烧过程中CO的生成量，起消烟剂作用。
最大缺点是分解温度低，应用时使用量大，只能用于加工温度较低、物理机械性能要求不高的高聚物材料的阻燃。
此外，氢氧化镁易吸收空气中的CO2，生成碳酸镁，使制品产生白点。
（2）硼化合物与钼化合物这类阻燃剂中主要有硼酸、水合硼酸锌、钼酸锌、钼酸钙、钼酸铵等。
其中水合硼酸锌的阻燃效果最好。
该类阻燃剂在较低温度下熔融，释放出水并生成玻璃状覆盖层，在燃烧过程中起隔绝、吸热及稀释效应。
硼类阻燃剂与卤系阻燃剂有协同效应。
由于分解温度低，不能用于加工温度高的高聚物阻燃（3）硅类化合物这类阻燃剂在燃烧时能生成玻璃状的无机层（Si0）并接枝到高聚物上，产生不燃的含碳化合物，形成隔氧膜而抑制燃烧，同时还能防止高聚物受热后的流滴。
其燃烧时不产生火焰、CO及烟，而且还具有补强作用。
因此，这是一类极有开发前景的非卤素阻燃剂。
（4）膨胀型石墨这是一类新开发的无机阻燃剂美国已商品化。
它能起隔绝效应，与红磷有良好的协同效应，两者常同时使用（5）三氧化二锑三氧化二锑在不含卤高聚物中阻燃作用很小，一般不单独用作阻燃剂，在含卤高聚物中有较好的阻燃作用，与卤系阻燃剂并用有较好的协同效应2、有机阻燃剂（1）有机卤系阻燃剂有机卤系阻燃剂是目前用量最大的有机阻燃剂，主要是溴、氯化合物。
溴化物虽然有毒，但其阻燃效果比氯化物好，用量少，很受用户欢迎。
同一卤素不同类型的化合物，其阻燃能力不同，其大小顺序为:脂肪族＞脂环族＞芳香族脂肪族与高聚物的相容性好，但热稳定性差；芳香族热稳定好，但相容性差。
含有醚基的芳香族卤化合物与高聚物的相容性好，热稳定性高，用量急剧增加。
高效有机硅阻燃剂 PC阻燃剂 硅系阻燃剂
FS有机硅阻燃剂
●FS有机硅阻燃剂
FS系列有机硅阻燃剂产品是一种新型、高效、低毒、环保的无卤阻燃
剂，是特殊结构设计-Si-O-有机硅聚合体，有非常好的稳定性，其不
仅可以赋予材料阻燃性，还可以改善材料加工性能。
根据产品结构不同，产品呈现不规则的粉末状、片状、透明颗粒状固
体，与聚碳酸酯（PC）高度相容，可以在不损害PC性能的前提下，提
高PC材料的阻燃性能，对PC树脂透明度几乎没有影响，不影响PC树
脂的物理机械性能，不影响PC树脂的热变形温。
建议添加量在0.1%-3%之间。
图1、FS有机硅阻燃剂结构示意图
●阻燃机理
高分子材料中加入FS有机硅阻燃剂产品后，有机硅阻燃剂在燃烧时
候会迁移到材料表面，形成表面有机硅阻燃剂富集层，燃烧后，加
速表面碳化，形成隔氧绝热层，抑制高分子材料的热分解，达到阻
燃目的。
●产品型号、参数。
阻燃合成材料考核试卷
4.阻燃剂的作用机理主要包括哪些？( )
A.吸热降温和稀释效应
B.形成炭层阻隔热量和氧气
C.发生化学反应消耗热量
D.提供燃烧所需的氧气
5.以下哪些因素会影响阻燃合成材料的燃烧性能？( )
A.阻燃剂的种类
B.阻燃剂的添加量
C.材料的结晶度
D.环境温度
6.以下哪些材料可以作为阻燃剂的载体？( )
B.形成炭层阻隔热量和氧气
C.发生化学反应生成无毒气体
D.提高材料的燃烧速度
11.以下哪种方法不能提高材料的抗滴落性能？( )
A.添加炭黑
B.提高熔体强度
C.降低熔点
D.增加交联度
12.以下哪个不是溴系阻燃剂的特点？( )
A.阻燃效果显著
B.抗迁移性能差
C.热稳定性好
D.与材料相容性好
13.以下哪种材料在燃烧过程中易产生滴落现象？( )
A.极限氧指数测试（LOI）
B.垂直燃烧测试（UL-94）
C.水平燃烧测试（HF1）
D.热重分析（TGA）
17.以下哪个不是阻燃合成材料的发展趋势？( )
A.环保型阻燃剂的应用
B.高性能阻燃材料的开发
C.提高材料燃烧后的毒性
D.多功能阻燃材料的研制
18.以下哪个因素不影响阻燃剂的选择？( )
A.材料的加工工艺
B.材料的用途
C.阻燃剂的毒性
D.阻燃剂的价格
19.以下哪个不是硅系阻燃剂的特点？( )
A.热稳定性好
B.与材料相容性好
C.毒性较大
D.阻燃效果显著
20.以下哪个不是环保型阻燃剂的特点？( )
A.低毒或无毒
B.生物降解性
C.环境友好
硅系化合物阻燃聚碳酸酯及其阻燃机理
第24卷第12期高分子材料科学与工程Vol.24,N o.122008年12月POLYMER MAT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGDec.2008硅系化合物阻燃聚碳酸酯及其阻燃机理欧育湘,赵 毅,孟 征(北京理工大学国家专业阻燃实验室,北京100081)摘要:论述了含硅化合物(各类聚硅氧烷)阻燃PC(仅限于添加型)的特点、配方及性能,并详细讨论了硅化合物阻燃PC 的机理。
含硅阻燃PC 的阻燃性、加工性及力学性能均佳,尤其是以冲击强度优异而著称。
另外,此类PC 生烟性及有毒气体生成量低,可机械回收,与环境兼容,唯售价较昂。
聚硅氧烷系在凝聚相阻燃,交联成炭,且阻燃组分能在PC 表面富集。
含硅P C 在高温下的异构化及Fries 重排能有效促进PC 的交联成炭阻燃。
关键词:阻燃;聚硅氧烷;聚碳酸酯;阻燃机理中图分类号:T Q 323.4+1 文献标识码:A 文章编号:1000 7555(2008)12 0006 05收稿日期:2007 10 09;修订日期:2007 12 06联系人:赵 毅,主要从事阻燃材料研究, E mail:zhaoyi8212@PC 是通用工程塑料中极其重要的一员。
就中国而言,PC 的用量稳居五大通用工程塑料之首。
2005年全球PC 产量估计已超过1000kt [1]。
PC 本身的氧指数(L OI )可达24%左右,具UL94V 2级,但对很多应用场所,仍要求使用V 0级PC 。
PC 传统的阻燃剂是溴系及磷系,但其各有一些较严重的缺陷,特别是溴系的环保问题,更是为人瞩目。
PC 用的含硅化合物,是阻燃领域中的后起之秀,在20世纪80年代才崭露头角,因其优异的阻燃性(低燃速、低释热、防滴落)、良好的加工性(高流动性)及满意的力学性能(尤其是低温冲击强度),特别是对环境友好(低烟、低CO 生成量)而备受人们青睐,因此具有广阔的发展前景。
Tab.1 Property comparison of three kinds of V 0flame retardant PCPropertiesBrominated flame retardant PCPhosphorus flam e retardant PCSilicon flame retardant PCIzod impact strength(notched)(J/m)117.639.2441Flexure strength(M Pa)9610690Flexure modulus(GPa) 2.27 2.61 2.23Heat deflection temperature(1.82M Pa)( )134106133MFR (g/10min)224722Flame retardancy(UL94,1.6m m)V 0V 0V 01 硅化合物阻燃PC 的特点(1)PC 经有机硅化合物(主要是聚硅氧烷类阻燃剂,下同)阻燃后,热变形温度不降低,阻燃性则有可能达UL94V 0(1 2mm )或5VA (2 5mm)级,释热速率峰值和平均释热速率均明显降低,而燃烧时烟及有毒、腐蚀性气体生成量少。
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概念：含有硅元素，可应用于阻燃的材料。 阻燃机理：阻燃剂在材料表面形成炭保护层，并生 成游离基捕获活性中间体，从而达到阻
燃效果。
优点：是一种成炭型抑烟剂，与其他阻燃剂相比， 其表现出优异的阻燃性、加工性能、力学性 能及环境友好性。
分类：
硅系 阻燃剂
无机硅阻燃剂： 硅酸盐（如蒙脱土）
有机硅阻燃剂： 主要是聚硅氧烷，包 括硅油、硅树脂、硅 橡胶以及多种硅氧烷 共聚物等
G.Camino等基于对其在空气中的TG-FTIR以及TG-MS等的 测试结果提出了有机硅在空气中提高炭层热稳定性的机理如下 图所示：
实例：
PU弹性体中加入5%粉末状的环氧和甲基丙稀酸酯功能化 的硅氧烷，可以很明显的提高PU的阻燃性能。羟基封端的 聚二甲基硅氧烷（PDMS）可以直接用在环氧树脂的分子结 构中，固化环氧。（图1.5）
环氧结构中引入硅氧烷，同样可以提高环氧的阻燃性 。 （图1.6）
其中，R基为各种惰性或反应性有机取代基，如芳基、异氰酸醋基、 硅氧烷基、硅醇基、氯硅烷基、丙烯酸醋基等； X为活性基团，因此可与其它聚合物进行接枝、共聚或共混，在分 子水平上对聚合物进行增强，进而提高聚合物的热稳定性和阻燃 性。
不同结构的硅氧烷对PC阻燃性的影响：
硅胶
滑石粉等
硅系阻燃剂改善材料阻燃性的方法：
目前实用化的含硅化合物阻燃技术
无机硅
有机硅
（1）（Βιβλιοθήκη ）（3） 加入高分子 量硅油与有 机金属 化合物
（4）
（5）
（6）
加入硅酸盐
添加硅树脂 粉末
硅橡胶与 金属化合物 并用
硅胶与碳酸 钾并用
接枝反应，在 聚合物链上引 入硅原子或 硅基团
目前应用最为广泛的含硅阻燃剂是聚硅氧烷阻燃硅树脂体系：
A的分子结构以甲基为主硅氧烷， B以甲基和苯基为主， c是 PC和 si的特殊共聚物