随着合成材料的广泛应用,阻燃剂的使用量日益增多,目前已成为塑料中仅次于增塑剂的第二大添加剂品种。日本近几年的阻燃剂的年消耗量大约为17万t,几乎无大的增减,但使用阻燃剂的品种却有很大的变化。首先是阻燃技术的非卤化,因为卤素系(氯系、溴系)阻燃剂无论是在其本身生产、在塑料成型加工时的使用、添加阻燃剂的塑料等制品的使用以及废塑料焚烧处理等过程中都有产生有剧毒的二英或呋喃等危害人体健康和污染环境的问题。因此,近年来西欧、北美和日本等工业发达国家或地区都先后颁布并实施了非卤系阻燃剂的禁令。例如,在电线、电缆塑料包皮中,美、英、意、德、法、挪威和加拿大都已明令禁止使用卤素系阻燃剂。

所以近年来,美国、西欧和日本以前使用的阻燃剂倾向于被非卤系阻燃剂取代。以往占阻燃剂市场主导地位的卤系(氯系、溴系)的需求量不断下降,时至今日,在这些国家的阻燃剂市场主导地位已代之以无机系、磷及氯化磷系。

硅氧烷系阻燃剂,其品种有硅油、硅树脂、硅橡胶、带功能基的聚硅氧烷、聚碳酸酯硅氧烷共聚物、丙烯酸酯硅氧烷复合材料及硅凝胶。此外,二氧化硅、玻璃纤维、微孔玻璃与低熔点玻璃也可作为硅氧烷系阻燃剂。硅氧烷系阻燃剂有成本偏高的缺点,采用这些类似填充剂和增量剂的目的就是为了减少硅氧烷的用量以降低成本。

磷系阻燃剂按化学组成可分为无机系和有机系。无机系包括:多磷酸铵、红磷、蜜胺磷酸盐。有机系包括:缩合磷酸铵、单体型磷酸酯、含卤素的磷酸酯(单体型和缩合型)、含氮磷酸酯、磷Ο热膨胀性石墨复合阻燃剂。这些磷化合物也可多种相互配合组成复配磷系阻燃剂以发挥协同效果。

另外,红磷原料的特性也对包覆稳定化的红磷的特性有影响。有破碎面的红磷粒子与无破碎面的红磷相比,对氧化和水解的化学稳定性差很远。因此,必须使用不经粉碎的红磷原料,以提高包覆红磷的化学稳定性。磷化学公司在用黄磷制造红磷的工序(转化反应工序)中,不经粉碎,开发了制得红磷粒子的技术。

此外,在包覆技术方面也作了改进,红磷只有一层树脂包覆层,改为用金属氢氧化物和树脂两层包覆层,可以进一步提高红磷对氧化和水解的化学稳定性,以提高在高温、高湿度环境中的稳定性。为改善红磷在树脂中的分散性,必须尽可能地减小红磷粒子的粒度。磷化学公司在不损害用粉碎法微细化的前提下,在转化反应过程中发现了可使红磷粒子不相互附着的分散剂,制得了微细球状红磷。这种微细球状红磷化学稳定性高,在树脂中的分散性也好。

红磷的阻燃机制有气相阻燃和固相阻燃两种,即和氯系阻燃一样的气相阻燃和类似氢氧化铝与多磷酸铵的固相阻燃效果。阻燃技术的非卤化是日本近年来以及今后重要的发展方向。非卤化阻燃剂虽然有氢氧化铝、氢氧化镁等无机金属化合物阻燃剂,但因填充量过大,往往严重影响聚合物的物性,硅氧烷系非卤阻燃剂虽然性能好,但价格偏高,而磷系阻燃剂既无氢氧化铝、氢氧化镁的缺点,价格也远低于硅氢烷系阻燃剂,所以磷系阻燃剂非卤化阻燃技术成为日本的开发重点。

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