無機精細化學品-阻燃劑

1、無機精細化學品-阻燃劑,看到上面4副圖，你想到了什么？,阻燃劑應用的必要性,由上面4副圖可以看到：在當代社會，隨著合成材料的迅速發(fā)展，塑料、橡膠等已廣泛應用與人們的生活衣著各個方面。但這些材料大多數(shù)易燃，燃燒后不易撲滅，往往會造成較大的火災事故，許多聚合物不僅易燃，而且在燃燒過程中還會放出有毒有害氣體，嚴重損害人們的身體健康。,那么，我們該怎樣防止火災的發(fā)生呢？,為了降低聚合物的易燃性，防止火災事故的發(fā)生，較少經(jīng)濟損失，最簡單的辦法就是加入阻燃劑。,阻燃劑的作用,阻燃劑在日常的生產(chǎn)、生活中有著巨大的作用。多年的時間證明，阻燃劑在火災中減少人員的傷亡和財產(chǎn)的損失，避免人們暴露于火災中所承受的痛苦

2、和對健康的損害，降低火災后果的有害作用，是非常有效的。并且采用阻燃劑，可以減少和防止火災的發(fā)生，因而既能節(jié)省更新火災損害設備所需的材料，又能降低火災時對大氣所釋放的污染物，這兩方面都有利于保護環(huán)境。,阻燃劑的分類以及無機阻燃劑的特點,阻燃劑可以分為有機和無機兩種。 根據(jù)加工方法的不同，阻燃劑又可分為添加型和反應型兩類。 無機阻燃劑屬于添加型阻燃劑。 和有機阻燃劑相比，無機阻燃劑具有以下優(yōu)點： 毒性低，多數(shù)的無機阻燃劑無毒、不產(chǎn)蝕性氣體、熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、不析出、有持久的阻燃效果、價廉，有廣闊的原料來源。,無機阻燃劑的分類,1、銻化合物阻燃劑 2、鋁化合物阻燃劑 3、硼化合物阻燃劑,無機阻燃劑

3、的使用方法,無機阻燃劑屬于添加型阻燃劑，添加劑使用時，是將其摻混于聚合物中，只是物理混合，所以阻燃劑在聚合物中分散越好，其阻燃效果也就越好，為了提高阻燃劑的分散性和兼容性，一方面要求阻燃劑的細度越細越好，另一方面對其表面最好進行活性處理，以提高其與樹脂的結合力。,幾種常見的無機阻燃劑,1、氫氧化鋁阻燃劑 2、氫氧化鎂阻燃劑 3、硼酸鋅阻燃劑,氫氧化鋁阻燃劑,1、基本性質 分子式為Al(OH)3 ,也稱為水和氧化鋁或三水氧化鋁。是一種無毒的白色結晶粉末，相對密度為2.42，折射率為1.57，不溶于水和乙醇，能溶于無機酸和氫氧化鈉溶液。,2、阻火機理,氫氧化鋁 受熱分解為三氧化二鋁和水，分解時，吸

4、收大量熱量是它阻燃的主要方面，由于它阻燃作用主要發(fā)生在固體降解區(qū)域，減少可燃性氣體的發(fā)生，產(chǎn)生的煙減少。水合氫氧化鋁做為阻燃劑，主要有以下兩方面作用。 (1).受熱時三個結晶水帶走大量潛熱，使受熱體表面降溫，同時水蒸氣又覆蓋在火焰周圍，達到阻燃效果，不產(chǎn)生氣體。 （2）帶走三個結晶水，使聚合物有抗靜電功能。,3、用途,氫氧化鋁是一種用途廣泛的無機阻燃劑，主要用于環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯硅樹脂、氯丁橡膠中。同時也應用于熱塑性塑料中，如聚乙烯、聚丙烯、ABS等。加入到氯乙烯中用于家庭電氣材料，可達到UL-94V-0級標準。氫氧化鋁作為阻燃劑，不僅能阻燃、抑煙，還可捕捉其它有害氣體。氫氧化鋁

5、不會產(chǎn)生腐蝕性燃燒物質，也不會從聚合物中蒸發(fā)或者滲出。它不受水和某些水溶液的影響，是一種著色性好，無毒無公害，價格低廉的自由流動的白色粉末。因此，它是阻燃劑中用量最大的一類產(chǎn)品。,4、生產(chǎn)方法,工業(yè)上一般用鋁粉或鋁灰作為原料。 碳酸氫銨法：將硫酸與鋁粉或鋁灰作用生成硫酸鋁，再與碳酸氫銨進行復分解反應，制取三氧化二鋁。化學反應方程式如下： 2 Al(OH)3 +3 H2SO4 Al 2 (SO4) 3 +6H2O Al 2 (SO4) 3 +6NH4HCO 3 2 Al(OH)3 +3(NH4) 2 SO4 +6 O2 ,工藝流程圖,氫氧化鎂阻燃劑,1、基本性質 分子式為Mg(OH) 2,分子量

6、為58.30，為白色三方型晶體，不溶于水，但溶于酸及銨鹽溶液中，折射率為1.559，相對密度為2.36，分解時吸熱，生成氧化鎂和水。,2、阻燃機理,1、分解后產(chǎn)生較重的不燃性氣體或高沸點液體覆蓋于高聚物表面，隔絕氧和可燃物的擴張。 2、產(chǎn)生的不然氣體，沖淡了燃區(qū)可燃氣體的濃度和氧的濃度。 3、阻燃劑的分解吸熱或升華降低了聚合物表面溫度，使之難燃或減緩燃燒過程，同時還捕捉燃燒反應中產(chǎn)生的自由基，降低反應活性，切斷氧化連鎖反應。,3、用途,氫氧化鎂作為阻燃劑，用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及ABS樹脂等，有良好阻燃效果。氫氧化鎂單獨作為熱塑性塑料的阻燃劑時，必須在高添加量（約60%）才具有阻燃性，

7、但高添加量會使塑料的機械強度變差，尤其是沖擊強度，因此，可添加有機溴化合物，脫水助劑赤鱗等配合使用，減少氫氧化鎂用量。達到效果。由于氫氧化鎂的起始溫度高于氫氧化鋁，熱穩(wěn)定好，適宜加工溫度較高的聚烯烴塑料，因此得到高度重視。,4、生產(chǎn)方法,可以從氯化鎂中提取，其方法是將氯化鎂溶于水，向溶液中加入氫氧化鈉或氫氧化銨水溶液進行沉淀，將沉淀過濾，用水洗滌、干燥，得到產(chǎn)品。反應式如下; MgCl2+2NH4OH Mg(OH) 2 +NH4Cl 工藝流程： (老鹵凈制) + (氨水配制) 中間反應 水熱處理 過濾水洗 表面處理 過濾水洗 烘干 粉碎 包裝 氫氧化鎂,硼酸鋅阻燃劑,1、基本性質 分子式為2Z

8、nO3B2O3.5H2O,分子量為434.75，氧化鋅含量37.3%，三氧化二硼含量為48.1%，是一種無毒、無味、無臭的白色粉末，平均粒徑為2-10um，相對密度2.67，折射率1.58-1.59,。在冷水中溶解性極低，在熱水中可緩慢溶解成1%B2O3的溶液，在300攝氏度以下長時間加熱，僅失去0.7%結晶水。,2、阻燃機理,當它與鹵系阻燃劑RX并用接觸受熱時，便產(chǎn)生氣態(tài)鹵化硼、鹵化鋅，并釋放結晶水，同時，阻燃時產(chǎn)生的HX繼續(xù)與硼酸鋅反應生成鹵化硼和鹵化鋅。反應產(chǎn)生的鹵化硼、鹵化鋅可捕捉氣相中的反應活性的OH自由基和H，中斷燃燒的連鎖反應，在固相中，能促進生成致密堅固的碳化層，高溫下，鹵化鋅

9、和硼酸鋅在可燃物表面生成玻璃狀的涂層。碳化層和玻璃狀涂層既隔熱、又可隔絕空氣。釋放結晶水時吸熱、降溫、消煙。,3、用途,適用于不飽和聚酯、聚氯乙烯、環(huán)氧樹脂等，對鹵化聚合物有良好阻燃性。因成本低，故用途廣泛。,4、生產(chǎn)方法,一般采用氯化鋅和硼酸為原料制得。 以水或有機物為介質，加入氯化鋅和硼酸攪拌，升溫至70-90攝氏度保溫反應5-8小時。反應畢，過濾，用溫水洗滌后在110攝氏度以下干燥4小時，粉碎得產(chǎn)品，母液循環(huán)使用。反應式如下： 6H2BO3+ZnO.3H2O 2ZnO3B2O3.5H2O +5.5H2O,當前無機阻燃劑存在的問題,雖然當前無機阻燃劑有了較大發(fā)展，但仍存在如下幾個問題。,1

10、、某些塑料常用的添加型阻燃劑，在塑料加工溫度下可能會發(fā)生少量的分解，這一方面限制了某些阻燃劑的使用，另一方面也限制了阻燃塑料所能采用的加工溫度。 2、塑料最常用的鹵系阻燃劑與氧化銻組成的協(xié)效系統(tǒng)，雖然能賦予塑料很高的氧指數(shù)與UL94阻燃級，能滿足很多對火災安全要求嚴格場所的使用規(guī)范，但此系統(tǒng)熱裂解及燃燒生煙量大，且產(chǎn)生有毒和腐蝕性氣體。,3、當固態(tài)阻燃劑的用量很高時，他們在熔融聚合物中也難免均勻分散，不良的分散加劇塑料的脆性，也降低了阻燃效果。 4、阻燃劑的另一個問題是降低阻燃塑料的耐光性，而且光穩(wěn)定性受阻胺的效果為鹵系阻燃劑所嚴重惡化。,阻燃劑的發(fā)展趨勢,隨著科學技術的發(fā)展，無機阻燃劑將會朝著低煙霧、低毒性、無害化、安全性高、有效阻燃、與環(huán)境相容、易回收、對人和動物無害的方向發(fā)展。,阻燃劑與環(huán)境的關系,因為阻燃劑屬于化學品，所以研究阻燃劑是否會影響人類健康和生態(tài)環(huán)境是非常必要的。對于這個問題，我的建議如下： 1、充分重視