PP無鹵阻燃劑的阻燃機(jī)理及應(yīng)用問題集錦

發(fā)布時(shí)間：2020-11-16 11-16 18:12 作者：

PP無鹵阻燃劑的阻燃機(jī)理及應(yīng)用問題集錦

有人為了降低成本，在磷-氮系膨脹型無鹵阻燃劑中加入一些填料，如碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉等，發(fā)現(xiàn)會失去阻燃效果。今天，我們來探討PP無鹵磷-氮系膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理及應(yīng)用問題集錦。

1、磷-氮系膨脹型阻燃劑由三部分組成。

    （1）酸源：提供酯化反應(yīng)所需的酸；

    （2）碳源：提供酯化反應(yīng)所需的羥基或者其它基團(tuán)的物質(zhì)；

    （3）氣源：提供體系膨脹發(fā)泡所需要的氣體。

2、磷-氮系膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理一般包括三部分，即碳源(常為多羥基化合物,如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸銨,即APP)及發(fā)泡劑(如三聚氰胺),它們是通過下述相互作用而形成炭層的：①在較低溫度(150℃左右,具體溫度取決于酸源和其他組分的性質(zhì))下，有酸源產(chǎn)生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸；②在稍高于釋放酸的溫度下,酸與多元醇(碳源)進(jìn)行酯化法反應(yīng),而體系中的胺則作為此酯化反應(yīng)的催化劑,加速反應(yīng)進(jìn)行；③體系在酯化反應(yīng)前或酯化反應(yīng)過程中熔化；④反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣和氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于溶融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡。與此同時(shí)，多元醇和酯脫水炭化，形成無機(jī)物及炭殘余物,且體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡；⑤反應(yīng)接近完成時(shí),體系膠化和固化,最后形成多孔泡沫炭層。 

3、為什么某些磷-氮系阻燃劑擠出過水槽的時(shí)候條子容易粘水滑手？ 

條子容易粘水滑手是由于阻燃劑的部分組份水溶性比較好，通過螺桿機(jī)出口的時(shí)候，溫度比較高的條子接觸到冷水槽，粉體容易析出，所以阻燃劑里面成份必須是難溶于水的。  

4、為什么不同的PP加入相同的份數(shù)阻燃劑存在阻燃效率的差異？ 

由于PP基體的不同，如均聚PP和共聚PP，由于其內(nèi)部烯烴含量的不同，這是因?yàn)楣簿跴P里面有PE側(cè)鏈，PP中的H原子比PE中活性大；PP比PE燃燒熱小，與阻燃劑一開始共同起作用，PE分解溫度高，后面才起作用；PP基材分解溫度在227-247度之間，而PE在335-450度之間，阻燃劑分解溫度在260度，PP與阻燃劑匹配性更好。 

康阜新材料PP無鹵阻燃劑 KF-100D 無鹵阻燃劑是專門為高光高黑聚丙烯制品量身定制的阻燃劑，亦可用于其它聚烯烴阻燃制品。此產(chǎn)品集酸源、氣源、碳源于一體，主要以 P-N 協(xié)效機(jī)理發(fā)揮阻燃作用，觸火時(shí)膨脹炭化覆蓋在基材表面，隔絕氧氣和熱量傳遞，從而達(dá)到阻燃目的。經(jīng) KF-100D 阻燃的聚丙烯制品，阻燃可達(dá)到UL94 V-0（1.6mm），可通過GWIT 750℃及GWFI 960℃灼熱絲測試。KF-100D用于聚烯烴材料加工的過程中不會有水滑的情況，制品具有優(yōu)越的電氣性能、機(jī)械性能，燃燒試驗(yàn)中低煙、低毒、無熔滴，使用的過程中不會析出。

5、磷-氮系膨脹型無鹵阻燃劑用于玻纖PP為什么效果會變差？ 

一般來說隨PP量的減少，阻燃劑量的增加，材料的阻燃效果會越來越好，為什么在玻纖里面PP相對減少（加入了玻纖），阻燃劑份數(shù)不變，而阻燃會變差了甚至不阻燃，這主要是由于玻纖的加入破壞了磷-氮膨脹體系的阻燃機(jī)制，玻纖分布于塑料的各個(gè)地方，對于炭層的閉合有很大的破壞作用，以至于不能隔絕氧氣而達(dá)到阻燃的效果。 

6、磷-氮系膨脹型無鹵阻燃劑加入填料或其它物質(zhì)后為什么會失去阻燃效果？ 

不少人為了降低成本，在磷-氮系膨脹型無鹵阻燃劑中加入一些填料，如碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉、氫氧化鎂等，發(fā)現(xiàn)會失去阻燃效果。是因?yàn)樯鲜鎏盍系募尤?，改變了酯化反?yīng)過程，酸源會部分的與上述填料反應(yīng)，并且上述的填料在材料的表面破壞了碳層的形成，導(dǎo)致了機(jī)制的失效。 

同樣道理，加入某些炭黑、色粉也會導(dǎo)致阻燃效果失去。所以一些回收PP料可能是部分填充PP回收的，加入到新料中，導(dǎo)致這個(gè)體系變相加入了上述提到的填充，使這個(gè)體系失去了阻燃效果。

7、為什么用一些磷-氮系阻燃劑生產(chǎn)的PP放置一段時(shí)間后（幾十天），表面有油狀物或者粉狀物析出？ 

如同我們提到的阻燃劑組成由碳源、酸源和氣源組成，造成有物質(zhì)析出的肯定為上述的一種或者幾種物質(zhì)水溶性比較好，與塑料的相容性變差，在加工的時(shí)候，材料與上述粉體依靠螺桿機(jī)的強(qiáng)烈機(jī)械作用力分散開來，而放置一段時(shí)間后，由于分子間不斷運(yùn)動，極性不同的物質(zhì)慢慢就會分開，上述粉體慢慢的從材料的內(nèi)部析出到表面。

8、為什么某些磷-氮系阻燃劑在PP加工時(shí)會出現(xiàn)發(fā)泡或者顏色變灰的情況？ 

任何阻燃劑都有其起始分解溫度，如果阻燃劑本身的分解溫度僅僅與材料的溶化溫度接近的話，很容易出現(xiàn)上述情況。所以一般來說，阻燃劑的起始分解溫度至少要比材料塑化加工的溫度要高50度以上，這樣才能保證加工的順利進(jìn)行。同時(shí)也必須控制好螺桿組合與加工條件，避免螺桿機(jī)內(nèi)部因剪切過熱使實(shí)際溫度超過阻燃劑的起始分解溫度。

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