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聚酯阻燃剂发展现状

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我国的阻燃行业处在一个生产结构重组和转型时期,一部分阻燃剂会退出历史舞台,另一部分替代品将问世。溴系阻燃剂仍将在十数年内大规模使用,但随着环保压力增大,新型绿色环保阻燃剂必将成为今后研究开发的热点,并且随着下游市场需求的增加,我国阻燃剂行业将会迎来一个繁荣发展的时期。

   卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮磷符合型膨胀阻燃剂、无机阻燃剂等各自适用的环境与工艺加工的优缺点常用的卤素阻燃剂主要含氯原子的如得克隆、氯化石蜡、cpe等和含溴原子的十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴双酚a、hbcd、八溴醚、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂等等。磷系阻燃剂常用的有:包覆红磷、app和磷酸酯类兼阻燃增塑剂的阻燃剂。

   氮磷符合型阻燃剂目前市场追逐的热点,三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵(app)等组成的膨胀型阻燃剂。无机阻燃剂品种也,市场常用的真正独自起到阻燃剂作用的主要是氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌等,诸如,三氧化二锑、水镁石系列,还有有机土等最多只能算是阻燃协效剂,他们的作用主要在于帮助有机阻燃剂协同阻燃,使得阻燃剂的阻燃效率得以提高。就市场应用和不同阻燃剂的自身和被阻燃材料的特点来看,在热塑性树脂中当前应用效果最好、应用量最大的当属含卤素的阻燃剂,其中溴系列阻燃剂,尤其以十溴二苯醚等应用最为,欧洲市场出台了环保性指令——rohs,使得十溴二苯醚的生命周期近乎终结,取而代之美国大湖公司开发了与十溴二苯醚溴含量和热稳定性,分子结构也相似的十溴二苯乙烷阻燃剂,十溴二苯乙烷燃烧不产生致癌物质“二恶英”而阻燃效率和适用的树脂和工艺又和十溴二苯醚几乎,加之原料易得,成本上具备了阻燃剂所不具备的优势,因而得以迅速推广,大湖公司在世界除我国以外的市场都注册了专利,唯独我国“堂而皇之”的生产十溴二苯乙烷,只是出口受到阻碍。就应用过程的具体体会来看,十溴二苯乙烷为代表的溴系列阻燃剂在热塑性树脂中具备阻燃效率高,制得的材料力学性能好,生产工艺不、加工,与塑料等树脂相容性比较好,简单的通过添加阻燃剂熔融共混制造出阻燃性能很好,而且材料性能不发生太多改变的阻燃材料。此外,溴系列阻燃剂最大的优势还在于其很高的性价比和可回收利用性以及长效的阻燃性。之下其更适合电器、汽车、室内装饰品等高档材料的阻燃。

   当然溴系列阻燃剂也具有其自身的弱点,比如燃烧时冒黑烟、有的腐蚀性、甚至有些产品还具有毒性等等,在当前的工艺条件和技术条件下,其是大部分市场,尤其工程塑料和通用塑料等热塑性树脂加工商乐于选用的产品。磷系列阻燃剂中可能红磷的阻燃效果最好、阻燃效率也最高、红磷理论是的磷单质,磷含量可达100%,虽然包覆后磷含量有所下降,还是远远高于磷的化合物,加之包覆后的红磷吸潮性和加工热稳定性与存储、运输上的更加便利,红磷目前成为磷系列阻燃剂中才热塑性材料中使用最为的,其弱点首先表现在颜色必须为红色配合黑色,就极大的限制了其在材料中的应用,另外,红磷虽然经过包覆,限于工艺和原料的种种原因,在使用过程中还是可能会不可避免的引发“火灾”,更为严重的是红磷的加工特性比较差,与树脂的相容性也不太好、加工制作的材料力学性能很差,再加之生产过程中的“恶臭”的味道使得其很难在高档材料中得以推广。

   磷系阻燃剂中另外一个应用较多的阻燃剂——app,聚磷酸铵。聚磷酸铵虽然磷含量也很高,而且呈现为白色,原理上为塑料等材料的上佳阻燃剂,可惜的是目前市售的app高聚合度的也没有克服其吸潮、不耐高温的顽疾,虽然人采用了诸如包覆技术等方法对其改性后应用膨胀型阻燃剂的成分,可惜的是即使应用在聚烯烃等加工温度比较低,工艺比较简单的材料中,也会在材料的可回收和耐候性上面出问题,其应用并不是很。磷系列阻燃剂中还有磷酸酯等即阻燃又增塑的阻燃剂,不过这类阻燃剂主要的应用对象是pvc等加工温度很低的材料,的磷酸酯系列磷阻燃剂耐高温特性很差,常温下为液体,添加不方便还析出材料表面,甚至有些还会在加工的过程中释放有毒气体,基于此,此类阻燃剂很少被应用与工程塑胶等高端阻燃材料中。

   目前市场很热衷的阻燃剂当属膨胀型无卤阻燃剂,他们最基本的组合聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇等提高碳源、酸源,也可产生膨胀的材料,膨胀型无卤阻燃剂,燃烧烟雾少,不产生有毒气体,加工时也不会腐蚀设备,而且膨胀的作用制作的阻燃材料往往不燃烧时往往不产生低落物,尤其对于聚烯烃类燃烧产生低落物的树脂非常适用。是材料更通过ul-94v0阻燃等级。遗憾的是在目前制造的膨胀型阻燃剂中很少有像理论想象的那样,正如上节所述,加工困难,不耐迁移、析出材料表面,易吸潮、水解,加工过程中膨胀和产生气泡,回收利用困难,耐候性差等等一系列问题都成为困扰其应用的原因。

   无机阻燃剂产品比较成熟,比如:三氧化二锑,氢氧化镁等,价格有些也低廉,像氢氧化镁、氢氧化铝等不但价格低廉而且阻燃材料燃烧不产生烟雾,释放物主要为水和二氧化碳等不会对环境造成很大伤害的物质,属于绿色环保型产品,不过,这类阻燃剂致命缺点是阻燃效能低下,需要很高的添加量才使得材料阻燃,而且无机阻燃剂有有机物热塑性树脂的相容性很差,在树脂中不分散,即使分散,亲和力也不好,制造的材料往往具有让人难以接受的力学性能,或是大大的降低了材料的抗冲击性能,或是材料的柔韧性丧失,种种原因了其应用的局限性,因此往往被对材料力学性能不高的场合所采用。

   当然,无机阻燃剂中像三氧化二锑、硼酸锌等也被阻燃材料应用,他们的阻燃功效主要体现在协助卤系等阻燃剂的阻燃,自身阻燃功效很低,几乎没有。国外也开发出种含卤和无卤的环保型阻燃剂,也对相应材料有着比较高的阻燃效能,并且制造出力学性能很好、外观也很好的阻燃材料,不过是价格和技术等方面的原因,目前在我国的推广并不是很好。

性能的阻燃剂,认为:有着较高的阻燃效率,轻松的使得所阻燃的材料达到应有的阻燃等级;对材料的物理性能影响较小,使用后制造的阻燃材料物理性能不应该发生太大改变;与材料的相容性好,在所阻燃的材料中均匀分散,并有着较好的亲和力;加工工艺可行,应用传统的工艺使用;承受的价格,有较高的性价比,制的得阻燃材料成本被市场所接受;环保,无毒性,无有害物质释放;

随着经济的发展和城市现代化进程的加速,人们对纺织品的阻燃要求日益提高。由于纺织品大多具有可燃的特性,越来越成为引发火灾的重要因素之一。据有关部门统计,全世界由纺织品引起的火灾约占火灾总数的一半。起火的原因大多是出床上用品和室内装饰物引起的。而且事故的次数有逐年递增的趋势,造成的直接经济损失达数千亿美元,给人类生存带来了巨大的灾难和危害。为了减少由于纺织品引起的火灾事故,避免不必要的人员伤亡和经济损失。随着大家对火灾危害性认知程度的提高和安全意识的加强,阻燃材料的应用已渗透到各个领域,产品的用量正逐年上升,各种多功能纤维及其织物的阻燃功能已成为衡量材料性能优良的标准。与此同时,伴随我国阻燃法规的不断健全,提高纤维阻燃性能对保障人民的生命安全和减少火灾事故的发生以及避免惨重的经济损失,具有极其重大的现实意义。因此,未来几年阻燃产品的开发力度将不断加大,永久阻燃性织物将成为我国纺织品市场的一个新热点,这种形势也预示着阻燃纤维市场的发展有着良好的前景。近年来,我国对阻燃纤维的研究开发与使用逐渐增多,并已取得了相当大的进展。随着城市现代化建设的发展,以及外销等需求量的增加,阻燃纤维系列产品存在着巨大的潜在市场。

作为主角的添加型阻燃剂在聚酯中通过固相的成炭和质量保留机理以及部分气相阻燃机理,不仅降低材料的热释放速率。具有较好的阻燃性,而且降低腐蚀或有毒气体以及烟的释放量,因而具有环境友好的特点。据报道,世界阻燃聚酯纤维的产量已占聚酯纤维总产量的10-15%,聚酯纤维在纺织行业已经广泛应用,据预测,中国阻燃剂需求量将以5%左右的速度稳定增长。事实上,2005年至2017年,以中国为代表的亚洲其他地区(除日本以外)阻燃剂消费量占全球的比重已由18%上升至52%。在可持续发展的道路上,以节能减排、绿色安全、高效为核心竞争力,不含卤素的新型高分子环保聚酯阻燃母粒具有很好的前景。