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氮系阻燃剂的特点分类及其各类产品的阻燃机理

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研究表明氮系阻燃剂具有以下优点:

    1) 毒性小生物实验表明,对达到同样阻燃性能的材料所需的卤系阻燃剂的毒性指数是氮系阻燃剂的5倍,且用氮系阻燃剂处理的高分子材料发烟量低,仅次于金属类无机阻燃填料,特别是火灾前期的烟密度小,给人以逃生的机会,便于火灾前期的扑救工作。

    2) 阻燃效率高通过对卤化物、金属氧化物、磷酸盐类阻燃剂、无机水合物、羟基化合物、硼化物、硅酸盐、碳酸酯化合物、含氮化合物的点燃时间和放热速率的测试表明,氮系阻燃剂的效率是最高的。

    3) 腐蚀性很小 含氮化合物在燃烧时产生的气体腐蚀性很小,不会对电气产品产生很大的腐蚀作用。实验表明,氮系阻燃处理的电导线或电器件在着火后能继续使用。

    4) 与材料中的光稳定剂无冲突 氮系阻燃剂不存在像卤化物那样容易生成自由基的基团,因而不会消耗某些材料中的光稳定剂。

     5) 热分解温度较高 不必担心材料在加工时使阻燃剂分解,而导致阻燃失效。材料经多效挤出机挤出仍能保持良好力学性能和阻燃性。

     6) 对环境友好废弃物不会造成环境污染。

     12 氮系阻燃剂的阻燃机理

     通常认为氮系阻燃剂受热分解后,易放出氨气、氮气、深度氮氧化物、水蒸汽等不燃性气体,不燃性气体的生成和阻燃剂分解吸热(包括一部分阻燃剂的升华吸热)带走大部分热量,极大地降低聚合物的表面温度。不燃气体,如氮气,不仅起到了稀释空气中的氧气和高聚物受热分解产生可燃性气体的浓度的作用,还能与空气中氧气反应生成氮气、水及深度的氧化物,在消耗材料表面氧气的同时,达到良好的阻燃效果。

    13 氮类阻燃剂的主要品种

    含氮阻燃剂主要包括3大类:三聚氰胺、双氰胺、胍盐(碳酸胍、磷酸胍、缩合磷酸胍和氨基磺酸胍)及它们的衍生物,特别是磷酸盐类衍生物。 

131 三聚氰胺

    三聚氰胺常用于制造膨胀型防火涂料中的发泡成分,其发泡效果好,成炭致密。除单独作阻燃剂外,常用的阻燃品种是与酸反应产生的衍生盐,如汽巴精化开发出的M.1系列阻燃剂,广泛用于PEPP以及PVC塑料等热塑性、热固性塑料等领域;三聚氰胺与液态磷酸酯合用,广泛应用于阻燃聚氨酯泡沫材料。

   132 双氰胺

    双氰胺主要用于制造胍盐阻燃剂,可以代替三聚氰胺,或者与三聚氰胺结合。欧洲专利报导双氰胺等比例混合,添加量5 ,可使聚酰胺达到UL94 V0级的阻燃效果,且这种阻燃剂对材料的撕裂强度影响很小l 。此外,双氰胺可以制造木材防火胶。Et本专利报导用双氰胺一甲醛一磷酸制成阻燃剂,用于防火人造板 2。霍文兰_3 J利用甲醛和双氰胺制得了新型的阻燃剂,并用它对天然纤维进行阻燃处理。结果表明,经处理后的天然纤维氧指数从16提高到3 1,并与一定浓度的碱液混合物处理后不影响其柔软性。

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    胍盐除了用作药物、染料中间体外,常用作纤维素基质材料的阻燃剂,如木材、纸、纸板等。这类阻燃剂不仅阻燃效果好,阻燃性能持久,而且吸湿性较无机阻燃剂小得多,装饰性能好,所以广泛应用于制造高档的装饰用木材。除此之外,还可以在膨胀型防火涂料中作为发泡剂的组分。

    134 氰尿酸三聚氰胺盐(MCA)

    MCA是由三聚氰胺和三聚氰酸在一定的温度下,以水为介质合成的,是一种添加型的阻燃剂。它无毒无臭无味,分解温度高(300 下很稳定,600℃以上分解),不仅阻燃效果好,而且加工时烟雾小,与高分子材料相容性好,无表面迁移现象。主要用于尼龙PBTPP环氧树脂、有机硅、聚氨酯、橡胶等高分子材料的阻燃。其阻燃效果好,可以和磷、溴、锑系阻燃剂有良好的协同效应,也可和其他助剂复合使用,取得良好的阻燃效果。从经济的角度出发,做尼龙类材料的阻燃效果最明显。文献报导在尼龙6、尼龙66或他们的共混物中,添加质量分数为10 MCA,可达到 UL94 V0级阻燃标准。

 

   
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