超支化大分子阻燃型成炭劑

該成炭劑比傳統(tǒng)的三嗪類成碳劑的綜合成炭效率一般高出1-2倍，可廣泛應(yīng)用于聚烯烴、聚苯乙烯類樹脂(ABS和HIPS等)、PBT、PET、尼龍、環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、聚氨酯、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、彈性體等多種場(chǎng)合。鑒于應(yīng)用廣泛，該成碳劑可帶來非常廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景.

超支化大分子成碳劑(UHPCA)常常用來作為阻燃劑的協(xié)效劑，由于其具有優(yōu)異的成炭能力，同時(shí)形成的炭層的厚度和強(qiáng)度均十分理想，因此與阻燃劑(尤其是磷系阻燃劑)復(fù)配使用時(shí)能夠發(fā)揮意想不到的協(xié)同作用，可以賦予材料以卓越的阻燃性能，下面是滿足UL94 V-0(1.6mm)的常用推薦用量:

聚丙烯(PP) 3.0-7.0%

聚乙烯(PE) 5.0-9.0%

聚碳酸酯(PC) 1.0-5.0%

聚碳酸酯/ABS合金(PC/ABS)3.0-7.0%

丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)6.0-10.0%

聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)2.0-6.0%

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)2.0-6.0%

聚氨酯(PU)3.0-7.0%

尼龍6(PA6)2.0-6.0%

尼龍66(PA66)2.5-6.5%

不飽和樹脂(UPR)4.0-8.0%

環(huán)氧樹脂(Epoxy)4.0-8.0%

SEBS/聚丙烯合金(SEBS/PP)6.0-11.0%

SEBS/聚苯醚合金(SEBS/PPO)5.0-9.0%

熱塑性聚氨酯(TPU)3.0-7.0%

丙烯酸酯(Acrylic)5.0-9.0%

丁苯橡膠(SBR)6.0-10.0%

備注和聲明:上述配方是在UHPCA/聚磷酸胺(1:2)基礎(chǔ)之上形成的協(xié)同建議，這里不作為保證，用戶需要根據(jù)各自的實(shí)際情況做試驗(yàn)后才能形成適合的具體配方。至于其他復(fù)配體系，在此不提供建議。

新型超支化大分子阻燃型成炭劑(UHPCA)在青島率先研發(fā)成功，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，其商品牌號(hào)為Realgard? 9898，該成炭劑的分子式為(C27H33P2O8N15)n，理論碳含量為42.81%，通過1H NMR，F(xiàn)TIR、元素分析、熱失重(TG)以及氧指數(shù)(LOI)等多種手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并將其與聚磷酸銨(APP)按照2:3的復(fù)配比例組成膨脹型阻燃體系(IFR)，針對(duì)性地對(duì)PP/IFR復(fù)合材料體系的熱穩(wěn)定性及成炭行為進(jìn)行分析;結(jié)果表明，含有UHBCA的復(fù)合材料具有超支化結(jié)構(gòu)，初始熱分解溫度為275℃，在800℃時(shí)殘?zhí)苛靠蛇_(dá)到58.9%，遠(yuǎn)高于計(jì)算所得的42.81%，具有極好的成炭作用，氧指數(shù)達(dá)到38%。該成炭劑可與聚磷酸胺、聚磷酸蜜胺、紅磷、無機(jī)次磷酸鹽以及有機(jī)次磷酸鹽等進(jìn)行復(fù)配，形成復(fù)配型膨脹阻燃體系(IFR);另外，由于UHPCA分子中含有磷元素和氮元素，具有P/N協(xié)同作用(Synergy)，可單獨(dú)作為無鹵阻燃劑使用，如果復(fù)配使用，則效果更佳;

膨脹型阻燃劑(IFR)是一種以氮、磷為主要組成的復(fù)合阻燃劑，它不含鹵素，也不采用氧化銻作為協(xié)效劑，該類阻燃劑在受熱時(shí)發(fā)泡膨脹，故稱為膨脹型阻燃劑，它是一類高效低毒的環(huán)保型阻燃劑。20世紀(jì)90年代后，膨脹型阻燃劑的研究逐漸開始活躍，它被公認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)阻燃劑無鹵化的有效途徑之一，其在紡織品的阻燃整理中也極具潛力。

即在紡絲成型前， 加人到聚合物熔體或漿液中然后混合加工從而起到阻燃作用的一類阻燃劑此

種阻燃劑使用方便工藝簡(jiǎn)單， 對(duì)纖維原有性能影響小，但由于阻燃劑與織物大分子之間缺乏化學(xué)連接，

故持久性不如共聚型織物阻燃劑通常此類阻燃劑可分為無機(jī)阻燃劑、有機(jī)鹵系、有機(jī)磷系、有機(jī)氮系、

有機(jī)硅系等幾類

此類阻燃劑主要包括紅磷、聚磷酸銨、氫氧化鋁、氫氧化鎂等幾類

紅磷、聚磷酸銨均以磷為阻燃元素，依靠受熱生成的磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等難燃物質(zhì)發(fā)揮阻燃作

用紅磷和聚磷酸銨生產(chǎn)簡(jiǎn)便、成本低廉、熱穩(wěn)定性高、分散性好、低毒、抑煙， 應(yīng)用較為廣泛

氫氧化鋁、氫氧化鎂等金屬水合物， 主要憑借受熱釋放出的水蒸氣和產(chǎn)生的氧化鋁、氧化鎂等難燃

包覆物發(fā)揮阻燃作用該類阻燃劑無毒、抑煙、環(huán)保、高效，是織物阻燃劑未來的一個(gè)重要發(fā)展方郵

無機(jī)阻燃劑通常要在添加量較大的情況下才能發(fā)揮阻燃作用， 而且無機(jī)阻燃劑與織物相容性較差，

因此該類阻燃劑易從材料中滲出，對(duì)材料的手感、著色性及其他物理機(jī)械性能構(gòu)成較大的影響表面處

理顯得尤為必要常用的處理方法有超細(xì)化處理、微膠囊化處理及協(xié)同阻燃處理等李慧等利用微膠囊

化的方法處理紅磷，使其對(duì)棉織物的阻燃效果和持久性大大改善閆坤等周安安等" 利用聚硅氧烷對(duì)

聚磷酸銨進(jìn)行協(xié)效處理，使聚磷酸銨涂覆整理織物的阻燃效果和手感大大改善， 還賦予其優(yōu)良的

防"霜化"效果.

鹵系阻燃劑在高溫時(shí)能分解出難燃的鹵化氫等氣體并能捕捉織物材料降解產(chǎn)生的自由基， 因此該

類阻燃劑具有添加量少、阻燃性能優(yōu)良等特點(diǎn)世紀(jì)年代就已開發(fā)了許多種共混型溴系阻燃劑

鹵系阻燃劑曾經(jīng)是阻燃劑領(lǐng)域的主力，鹵系阻燃劑能降低被阻燃基材

的抗紫外線穩(wěn)定性燃燒時(shí)成較多的煙、腐燭性氣體和有毒氣體， 這對(duì)人們身體健康構(gòu)成了極大威脅， 與

追求環(huán)保的時(shí)代理念不符， 因此其應(yīng)用越來越受到限制對(duì)此人們也嘗試作了大量改進(jìn)工作推出了新

的高純度、高熱穩(wěn)定性、低毒、低污染鹵系阻燃劑品種國(guó)外已投人使用的全氯環(huán)戊癸烷就是其代表

有機(jī)磷系阻燃劑主要包括磷膦酸酯、有機(jī)憐鹽、磷氮化合物等幾類是人們關(guān)注的熱點(diǎn)

磷膦酸酯尤其是無鹵磷酸酯無鹵低毒阻燃效果好在當(dāng)今追求環(huán)保的時(shí)代理念下潛力巨大，是

一類很有發(fā)展前途的應(yīng)用廣泛的阻燃劑，但大多數(shù)磷酸酯揮發(fā)性大耐熱性差，與材料相容性也不夠理

想， 通常的解決方法就是開發(fā)新的性能優(yōu)良的產(chǎn)品、將磷酸酯縮聚和進(jìn)行環(huán)化處理等.

該類阻燃劑能保持織物纖維的柔軟性和原有強(qiáng)度， 可用于防雨布、工作服和軍用棉布的阻燃處理磷

氮化合物又稱膨脹型阻燃劑同時(shí)含磷、氮兩種阻燃元素， 實(shí)現(xiàn)了阻燃增效和協(xié)同的目的， 阻燃效果好低

毒、抑煙，對(duì)環(huán)境污染小， 耐熱性好并且不易吸潮是今后阻燃劑的發(fā)展方向之一.

氮系阻燃劑以氮為阻燃元素，具有毒性小、腐蝕性小、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)， 受到人們關(guān)注.

以尿素、氯化銨、三聚氰胺等為原料合成的氮系阻燃劑，使尼龍的阻燃等級(jí)可達(dá)級(jí)霍

文蘭以甲醛和雙氰胺為原料合成新型氮系阻燃劑， 并使織物的阻燃性能大大改善但相對(duì)其他類型阻

燃劑而言，氮系阻燃劑阻燃效果仍然不夠理想， 合成高含氮量的與織物相匹配的的氮系阻燃劑或者高效

的氮磷系阻燃劑是其未來發(fā)展方向