阻燃剂
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所属类别 :
其他
阻燃剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的;阻燃剂有多种类型，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。
添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性的，目前添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂， (有机氯化物和有机溴化物)和非卤。有机市以溴系、及化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。
反应型阻燃剂则是作为一种单体参加聚合反应，因此使聚合物本身含有阻燃成分的，其优点是对聚合物材料使用性能影响较小，阻燃性持久。
基本信息
· 中文名称
阻燃剂
· 外文名称
· 别名
难燃剂，耐火剂或防火剂
· 功能
防火
种类分为：卤系、磷系、卤-磷系、氮系、硅系、铝镁系等，按化学结构分为无机阻燃剂、有机阻燃剂、高分子阻燃剂等，按阻燃剂与被阻燃材料关系分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。
通常在塑料阻燃改性中常采用的方法是添加型阻燃剂共混改性。阻燃常采用的阻燃剂包括：铝镁系阻燃剂，即经氧化镁、经氧化铝；磷系阻燃剂，红磷母粒等；氮系阻燃剂MCA、MA等；有些还采用有机硅阻燃剂。
阻燃剂有卤系（一般为溴系）；无机的氢氧化镁、氢氧化铝；磷系，红磷等；氮系MCA、MA等及有机硅系。
氢氧化镁等属于无机阻燃剂，阻燃机理是燃烧时释放出出结合的水，同时高填充量也降低了有机材料的可燃性。用氢氧化镁等阻燃优点是环保性好，不释放烟雾，不产生有害和有争议的气体，成本低廉。缺点是添加量大且亲和力差，V0阻燃级别一般添加比例≥65％。
磷系阻燃剂多为液体，闪点低，高温可能释放有毒气体，在聚丙烯中应用不多。固体的红磷也是塑料阻燃常采用的阻燃剂，相比氢氧化镁等阻燃剂的高填充红磷阻燃剂有明显优势。其一般添加比例在8％－12％可以做到离火自熄，经过包覆处理的红磷吸潮性和易燃性大为改观。可以经受300℃以下的温度，在加工过程中一般不易失火。用红磷阻燃更加适用于黑色或红色制品，其它颜色很难对红色形成遮挡。红磷的另外缺点就是阻燃的材料氧指数比较低，相溶性不够好，流动性差。适合对制品外观、性能等要求不高的场合使用。
溴类阻燃剂是卤系阻燃剂中的“代表作”，由于溴分子大于氯分子，且键能小，阻燃效率高。所以现在卤系阻燃剂多采用溴类。人们对卤素阻燃剂研究比较深入，透彻。原因是其阻燃效果好，效率高，使用方便，与树脂相溶性好且便于加工。
前瞻产业研究院分析，FR的用量与塑料的用量及塑料中阻燃产品的比例密切相关的FR系用于塑料制品年间全球塑料平均增长率为5.8%，未来几年增长率保持在6%左右。即使塑料中阻燃产品的比例维持不变，全球阻燃剂的用量也将保持约5%-7%的增长速度，由此预计到2016年阻燃剂消费量可达330万吨左右。
从销售金额考虑，未来五年的增长率将高于销售量的增长：一方面是受阻燃剂价格波动的影响；另一方面是随着阻燃材料的无卤化，FR的结构会有所调整，即有可能采用一些售价较高的FR。预计全球阻燃剂销售额年均增长率可达8%-11%，到2016年可达87亿美元。
类型划分
阻燃科学技术是为了适应社会安全生产和生活的需要，预防火灾发生，保护人民生命财产而发展起来的一门科学。阻燃剂是阻燃技术在实际生活中的应用，它是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊的化工助剂，广泛应用于各类装修材料的阻燃加工中。经过阻燃剂加工后的材料，在受到外界火源攻击时，能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播，从而达到阻燃的作用。根据不同的划分标准可将阻燃剂分为以下几类：
1、按所含阻燃元素分
按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷－卤系阻燃剂、磷－氮系阻燃剂等几类。卤系阻燃剂在热解过程中，分解出捕获传递燃烧自由基的X-及HX，HX能稀释可燃物裂解时产生的可燃气体，隔断可燃气体与空气的接触。磷系阻燃剂在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸，促使可燃物脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生。磷酸酐在热解时还形成了类似玻璃状的熔融物覆盖在可燃物表面，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用。在氮系阻燃剂中，氮的化合物和可燃物作用，促进交链成炭，降低可燃物的分解温度，产生的不燃气体，起到稀释可燃气体的作用。磷－卤系阻燃剂、磷－氮系阻燃剂主要是通过磷－卤、磷－氮协同效应作用达到阻燃目的，具有磷－卤、磷－氮的双重效应，阻燃效果比较好。
2、按组分的不同分
按组分的不同可分无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种。无机阻燃剂是目前使用最多的一类阻燃剂，它的主要组分是无机物，应用产品主要有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、、硼酸等。有机阻燃剂的主要组分为有机物，主要的产品有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等。还有一部分有机阻燃剂用于纺织织物的耐久性阻燃整理，如六溴水散体、十溴阻燃体系，具有较好的耐洗涤的阻燃性能。有机、无机混合阻燃剂是无机盐类阻燃剂的改良产品，主要用非水溶性的有机磷酸酯的水乳液，部分代替无机盐类阻燃剂。在三大类阻燃剂中，无机阻燃剂具有无毒、无害、无烟、无卤的优点，广泛应用于各类领域，需求总量占阻燃剂需求总量一半以上，需求增长率有增长趋势。
3、按使用方法分
按使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。在阻燃剂类型中，添加型阻燃剂占主导地位，使用的范围比较广，约占阻燃剂的85%，反应型阻燃剂仅占15%。
4.各树脂适用的阻燃剂
材料 可采用的阻燃剂
聚
阻燃机理
阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。
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，辐射到燃烧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。Al(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汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。
2、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。如有机阻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碳化层。碳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产生物进入气相参与燃烧过程。
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。阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。如含卤阻燃剂，它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。