阻燃剂的发展及其在阻燃塑料中的应用

黄传友（贵州盘江煤电多种经营开发有限公司，贵州　盘县　553500）



阻燃剂的发展及其在阻燃塑料中的应用

黄传友（贵州盘江煤电多种经营开发有限公司，贵州盘县553500）

新时期国家对阻燃技术提出新标准，要求阻燃剂性能必须达到火灾防御指标，进一步抑制各类因素产生的火灾事故。作为阻燃塑料的主要构成元素，将阻燃剂用于塑料生产与加工，可大大降低塑料制品的可燃性，提高塑料产品的综合阻燃性能。鉴于阻燃剂在阻燃聚丙烯（PT）中的应用价值，本文对常见阻燃剂及阻燃机理进行分析，为阻燃塑料研发与生产提供了指导依据。

阻燃剂；阻燃塑料；材料分析；应用

“火灾”是引起安全事故的主要原因，这与燃烧体的可燃性密切相关，解决火灾事故必须重视可燃体的材料结构性能。基于化工技术快速发展趋势下，对阻燃剂材料分子结构有了更深的认识，如何利用阻燃剂研发出高性能阻燃塑料，这是现代化学工业技术研究重点。可根据阻燃剂防火特性，研发出新型阻燃塑料，大大降低了火灾事故的发生率，创造更加安全可靠的塑料使用环境。

1　阻燃剂发展现状

阻燃剂是一种阻碍燃烧反应的分子材料，其在使用过程中可降低聚合物的易燃性，使其在特定条件下难以燃烧，本质上是一种难燃性的功能性助剂，按照高分子材料的燃阻燃要求进行设计与研发。当前，我国阻燃剂品种及类型呈现多样化发展，从使用角度来说，主要包括：添加型阻燃剂、反应型阻燃剂。添加型阻燃剂是利用机械法进行混合处理，将阻燃剂加入到聚合物中，让聚合物的阻燃性能得到改善，形成更加稳定的阻燃性能，又可分为邮寄阻燃剂、无机阻燃剂等两种。反应型阻燃剂是在特殊反应条件下，利用单体参加聚合反应条件，让聚合物本身形成某种含量的阻燃成分，进而起到了一定的阻燃效果，这类阻燃剂不会影响到聚合物材料的本质性能，可持续发挥出阻燃性能，适用于多个设备及防火区域。

2　阻燃PT材料类型

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。阻燃聚丙烯材料可分为以下五类：卤-锑体系聚丙烯，即气相阻燃机理。用含溴烷基磷酸酯来处理PP的聚丙烯。这类阻燃剂兼有PBr协同效应，使阻燃效果显著，同时还能改善PP的流变性及加工性能，对PP的物理机械性能影响也小。从80年代起，我国阻燃剂生产与使用得到了普及推广，成为火灾防御工程中必须考虑的材料因素。例如，化学建材、航空设备、日用家居、建筑装修；煤矿区、油田开采区、森林保护区等，均可适用阻燃剂作为防火的第一道措施，助推了阻燃剂、灭火器等产品的迅速发展。从目前来看，国内阻燃剂技术已经达到仅次于增强剂的分高分子材料改性添加剂，这对化工材料结构及应用具有促进意义，带动了国内阻燃剂生存与消费发展，使阻燃剂生产量、消费量大幅度上升，尤其在电子电器、汽车研发等方面具有广泛的安全性能。

3　阻燃剂在阻燃PT中的应用机理

自2015年以来，我国对阻燃技术标准要求更加严格，研究与开发阻燃剂也要从多个方面开展，这也推动了阻燃剂市场不断拓宽与发张。但是，由于技术条件限制，中国阻燃剂品种、性能、技术等均落后于发达国家，尚未达到世界先进水平。另一方面，阻燃技术水平落后，也为阻燃剂研究与发展创造了巨大的空间，在使用范围内改进阻燃剂材料，促进阻燃剂工业走向安全化、高效化、生态化等方向转型，也是实现行业科技创新的有利因素。

3.1溴系阻燃剂

作为一项新产业，阻燃剂行业是国家倡导与扶持的，体现了行业在社会发展中的重要性。溴系阻燃剂在高聚物分解时，溴系阻燃剂也开始进行分解，并能捕捉高分子材料降解反应生成的自由基，从而延缓或终止燃烧的链反应，同时释放出的HBr本身是一种难燃气体，这类气体具有很高的密度，可持久覆盖于材料表层，对塑料制品形成稳定的保护膜，进而发挥出阻碍燃烧的功能，对火灾事故防御效果较好。

3.2磷-氮系阻燃剂

我国早已出台相关法律法规，对阻燃剂材料研发与设计提出标准，要求挖掘与利用阻燃材料，研制出具有广泛阻燃性能的试剂，这对于防范火灾事故具有重要意义。磷-氮系阻燃剂又称膨胀型阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑为协效剂，含有这类阻燃剂的高聚物受热时，会在塑料表面形成稳定的碳质泡沫层，对材料结构起到了综合保护，降低了各种阻燃材料的风险之处。

3.3磷系阻燃剂

近年来，高分子材料技术在国内取得了发展成就，新材料普及使用背景下对火灾事故方法起到了关键作用。常用的有机磷系阻燃剂有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三（二甲苯）酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。它可使阻燃剂实现无卤化，增塑功能可使塑料成型时流动加工性变好，可抑制燃烧后的残余物，产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少。

3.4氢氧化铝

阻燃剂可阻碍燃烧反应发生，对保护生命安全、财产安全等发挥有利作用，对大小火灾事故的防御作用十分重要。Al （OH）3在添加量为40Wt%时，可显著减缓PE、PP、PVC及AN等的热分解速度，具有阻燃及降低发烟量的效果。添加量越多，其阻燃抑烟效果就越好，即高添加量才能获适中的阻燃性，但会降低塑料制品的强度。

3.5氢氧化镁

基于合成材料技术研究平台下，对阻燃剂材料性能升级有了新方向，利用合成技术对阻燃剂分子模式进行调整，优化了阻燃剂的物理与化学性能，使其更加适用于多个领域。氢氧化镁在340～490℃之间分解，吸热量为187Cal/g。氢氧化镁的起始分解温度比水合氧化铝高得多，热稳定性好，具有良好的阻燃及消烟效果，特别适宜于加工温度较高的聚烯烃塑料。

4　未来阻燃PT研发与发展趋势

现有阻燃剂产品中，以邮寄阻燃剂为主要对象，屋及阻燃技术行位得到全面推广，但具有广告的市场潜力，是未来高分子材料研发重点。基于环保与安全保护准则，对阻燃剂深入研发以构建新的化学性能，这是现代化学工业长期发展的目标，才能给品种、性能、阻燃系数等方面展开研究工作，将会助推国内阻燃剂进一步规划与发展。例如，无卤化阻燃剂是未来研发的新对象，其可适用很小量的阻扰及，发挥出很高的阻燃率，对各类火灾事故防范性能十分优越，对塑料产品的阻燃性能得到了广泛认可；抑烟化阻燃剂中，可在燃烧条件下抑制有毒气体，减少气体对人体造成的毒性危害；这些都是未来阻燃剂研究的新领域。

5　结论

总之，阻燃剂可降低聚合物的可燃性能，从多个方面抑制火灾事故发生，这是未来国内化学材料研究与生产的新方向。结合阻燃机理及材料的不同类型，阻燃剂用于阻燃塑料中具有隔热、隔氧、隔烟等功能，这些都是阻碍燃烧反应的关键要素。随着我国阻燃剂技术日趋城市，无论是有机阻燃剂或无机阻燃剂，均会在阻燃材料中得到更多的应用。

［1］杨海洋，肖 鹏，胡炳环.无卤阻燃剂的研究进展［J］.塑料工业，2015 （S1）.

［2］李玉芳，伍小明.塑料阻燃剂的研究开发进展［J］.四川化工，2015 （02）.

［3］吴育良，王长安，许 凯，陈鸣才.无卤磷系阻燃聚合物研究进展［J］.高分子通报，2015（06）.

［4］夏 俊，王良芥，罗和安.阻燃剂的发展现状和开发动向［J］.应用化工，2015（01）.

［5］胡志鹏，杨 燕.塑料添加剂市场惊现六大热门［J］.精细化工原料及中间体，2014（02）.

［6］谢兴华，冯道全，何丕文.阻燃材料的绿色化初探［J］.淮南工业学院学报，2012（02）.

黄传友（1980-），男，汉族，贵州盘县人，工程师，本科，专业为材料化学。

TQ314.24

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2095-2066（2016）13-0252-02

2016-4-2