超支化大分子阻燃型成炭劑最新進(jìn)展

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(guò)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(wú)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(wú)鹵阻燃劑使用，如果復(fù)配使用，則效果更佳;

該成炭劑比傳統(tǒng)的三嗪類(lèi)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(lèi)樹(shù)脂(ABS和HIPS等)、PBT、PET、尼龍、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、聚氨酯、聚碳酸酯、丙烯酸樹(shù)脂、彈性體等多種場(chǎng)合。鑒于應(yīng)用廣泛，該成碳劑可帶來(lái)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(lái)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(shù)脂(UPR)4.0-8.0%

環(huán)氧樹(shù)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(hù)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。

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(lèi)阻燃劑在受熱時(shí)發(fā)泡膨脹，故稱(chēng)為膨脹型阻燃劑，它是一類(lèi)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(kāi)始活躍，它被公認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)阻燃劑無(wú)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(lèi)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(lèi)阻燃劑可分為無(wú)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(lèi)

此類(lèi)阻燃劑主要包括紅磷、聚磷酸銨、氫氧化鋁、氫氧化鎂等幾類(lèi)

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(lèi)阻燃劑無(wú)毒、抑煙、環(huán)保、高效，是織物阻燃劑未來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展方郵

無(wú)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(wú)機(jī)阻燃劑與織物相容性較差，

因此該類(lèi)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(lèi)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(kāi)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(lái)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(lèi)是人們關(guān)注的熱點(diǎn)

磷膦酸酯尤其是無(wú)鹵磷酸酯無(wú)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(lèi)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(kāi)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(lèi)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(chēng)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(lèi)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(lái)發(fā)展方向