无机精细化学品-阻燃剂

1、无机精细化学品-阻燃剂,看到上面4副图，你想到了什么？,阻燃剂应用的必要性,由上面4副图可以看到：在当代社会，随着合成材料的迅速发展，塑料、橡胶等已广泛应用与人们的生活衣着各个方面。但这些材料大多数易燃，燃烧后不易扑灭，往往会造成较大的火灾事故，许多聚合物不仅易燃，而且在燃烧过程中还会放出有毒有害气体，严重损害人们的身体健康。,那么，我们该怎样防止火灾的发生呢？,为了降低聚合物的易燃性，防止火灾事故的发生，较少经济损失，最简单的办法就是加入阻燃剂。,阻燃剂的作用,阻燃剂在日常的生产、生活中有着巨大的作用。多年的时间证明，阻燃剂在火灾中减少人员的伤亡和财产的损失，避免人们暴露于火灾中所承受的痛苦

2、和对健康的损害，降低火灾后果的有害作用，是非常有效的。并且采用阻燃剂，可以减少和防止火灾的发生，因而既能节省更新火灾损害设备所需的材料，又能降低火灾时对大气所释放的污染物，这两方面都有利于保护环境。,阻燃剂的分类以及无机阻燃剂的特点,阻燃剂可以分为有机和无机两种。 根据加工方法的不同，阻燃剂又可分为添加型和反应型两类。 无机阻燃剂属于添加型阻燃剂。 和有机阻燃剂相比，无机阻燃剂具有以下优点： 毒性低，多数的无机阻燃剂无毒、不产蚀性气体、热稳定性好、不挥发、不析出、有持久的阻燃效果、价廉，有广阔的原料来源。,无机阻燃剂的分类,1、锑化合物阻燃剂 2、铝化合物阻燃剂 3、硼化合物阻燃剂,无机阻燃剂

3、的使用方法,无机阻燃剂属于添加型阻燃剂，添加剂使用时，是将其掺混于聚合物中，只是物理混合，所以阻燃剂在聚合物中分散越好，其阻燃效果也就越好，为了提高阻燃剂的分散性和兼容性，一方面要求阻燃剂的细度越细越好，另一方面对其表面最好进行活性处理，以提高其与树脂的结合力。,几种常见的无机阻燃剂,1、氢氧化铝阻燃剂 2、氢氧化镁阻燃剂 3、硼酸锌阻燃剂,氢氧化铝阻燃剂,1、基本性质 分子式为Al(OH)3 ,也称为水和氧化铝或三水氧化铝。是一种无毒的白色结晶粉末，相对密度为2.42，折射率为1.57，不溶于水和乙醇，能溶于无机酸和氢氧化钠溶液。,2、阻火机理,氢氧化铝 受热分解为三氧化二铝和水，分解时，吸

4、收大量热量是它阻燃的主要方面，由于它阻燃作用主要发生在固体降解区域，减少可燃性气体的发生，产生的烟减少。水合氢氧化铝做为阻燃剂，主要有以下两方面作用。 (1).受热时三个结晶水带走大量潜热，使受热体表面降温，同时水蒸气又覆盖在火焰周围，达到阻燃效果，不产生气体。 （2）带走三个结晶水，使聚合物有抗静电功能。,3、用途,氢氧化铝是一种用途广泛的无机阻燃剂，主要用于环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯硅树脂、氯丁橡胶中。同时也应用于热塑性塑料中，如聚乙烯、聚丙烯、ABS等。加入到氯乙烯中用于家庭电气材料，可达到UL-94V-0级标准。氢氧化铝作为阻燃剂，不仅能阻燃、抑烟，还可捕捉其它有害气体。氢氧化铝

5、不会产生腐蚀性燃烧物质，也不会从聚合物中蒸发或者渗出。它不受水和某些水溶液的影响，是一种着色性好，无毒无公害，价格低廉的自由流动的白色粉末。因此，它是阻燃剂中用量最大的一类产品。,4、生产方法,工业上一般用铝粉或铝灰作为原料。 碳酸氢铵法：将硫酸与铝粉或铝灰作用生成硫酸铝，再与碳酸氢铵进行复分解反应，制取三氧化二铝。化学反应方程式如下： 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 ,工艺流程图,氢氧化镁阻燃剂,1、基本性质 分子式为Mg(OH) 2,分子量

6、为58.30，为白色三方型晶体，不溶于水，但溶于酸及铵盐溶液中，折射率为1.559，相对密度为2.36，分解时吸热，生成氧化镁和水。,2、阻燃机理,1、分解后产生较重的不燃性气体或高沸点液体覆盖于高聚物表面，隔绝氧和可燃物的扩张。 2、产生的不然气体，冲淡了燃区可燃气体的浓度和氧的浓度。 3、阻燃剂的分解吸热或升华降低了聚合物表面温度，使之难燃或减缓燃烧过程，同时还捕捉燃烧反应中产生的自由基，降低反应活性，切断氧化连锁反应。,3、用途,氢氧化镁作为阻燃剂，用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及ABS树脂等，有良好阻燃效果。氢氧化镁单独作为热塑性塑料的阻燃剂时，必须在高添加量（约60%）才具有阻燃性，

7、但高添加量会使塑料的机械强度变差，尤其是冲击强度，因此，可添加有机溴化合物，脱水助剂赤鳞等配合使用，减少氢氧化镁用量。达到效果。由于氢氧化镁的起始温度高于氢氧化铝，热稳定好，适宜加工温度较高的聚烯烃塑料，因此得到高度重视。,4、生产方法,可以从氯化镁中提取，其方法是将氯化镁溶于水，向溶液中加入氢氧化钠或氢氧化铵水溶液进行沉淀，将沉淀过滤，用水洗涤、干燥，得到产品。反应式如下; MgCl2+2NH4OH Mg(OH) 2 +NH4Cl 工艺流程： (老卤净制) + (氨水配制) 中间反应 水热处理 过滤水洗 表面处理 过滤水洗 烘干 粉碎 包装 氢氧化镁,硼酸锌阻燃剂,1、基本性质 分子式为2Z

8、nO3B2O3.5H2O,分子量为434.75，氧化锌含量37.3%，三氧化二硼含量为48.1%，是一种无毒、无味、无臭的白色粉末，平均粒径为2-10um，相对密度2.67，折射率1.58-1.59,。在冷水中溶解性极低，在热水中可缓慢溶解成1%B2O3的溶液，在300摄氏度以下长时间加热，仅失去0.7%结晶水。,2、阻燃机理,当它与卤系阻燃剂RX并用接触受热时，便产生气态卤化硼、卤化锌，并释放结晶水，同时，阻燃时产生的HX继续与硼酸锌反应生成卤化硼和卤化锌。反应产生的卤化硼、卤化锌可捕捉气相中的反应活性的OH自由基和H，中断燃烧的连锁反应，在固相中，能促进生成致密坚固的碳化层，高温下，卤化锌

9、和硼酸锌在可燃物表面生成玻璃状的涂层。碳化层和玻璃状涂层既隔热、又可隔绝空气。释放结晶水时吸热、降温、消烟。,3、用途,适用于不饱和聚酯、聚氯乙烯、环氧树脂等，对卤化聚合物有良好阻燃性。因成本低，故用途广泛。,4、生产方法,一般采用氯化锌和硼酸为原料制得。 以水或有机物为介质，加入氯化锌和硼酸搅拌，升温至70-90摄氏度保温反应5-8小时。反应毕，过滤，用温水洗涤后在110摄氏度以下干燥4小时，粉碎得产品，母液循环使用。反应式如下： 6H2BO3+ZnO.3H2O 2ZnO3B2O3.5H2O +5.5H2O,当前无机阻燃剂存在的问题,虽然当前无机阻燃剂有了较大发展，但仍存在如下几个问题。,1

10、、某些塑料常用的添加型阻燃剂，在塑料加工温度下可能会发生少量的分解，这一方面限制了某些阻燃剂的使用，另一方面也限制了阻燃塑料所能采用的加工温度。 2、塑料最常用的卤系阻燃剂与氧化锑组成的协效系统，虽然能赋予塑料很高的氧指数与UL94阻燃级，能满足很多对火灾安全要求严格场所的使用规范，但此系统热裂解及燃烧生烟量大，且产生有毒和腐蚀性气体。,3、当固态阻燃剂的用量很高时，他们在熔融聚合物中也难免均匀分散，不良的分散加剧塑料的脆性，也降低了阻燃效果。 4、阻燃剂的另一个问题是降低阻燃塑料的耐光性，而且光稳定性受阻胺的效果为卤系阻燃剂所严重恶化。,阻燃剂的发展趋势,随着科学技术的发展，无机阻燃剂将会朝着低烟雾、低毒性、无害化、安全性高、有效阻燃、与环境相容、易回收、对人和动物无害的方向发展。,阻燃剂与环境的关系,因为阻燃剂属于化学品，所以研究阻燃剂是否会影响人类健康和生态环境是非常必要的。对于这个问题，我的建议如下： 1、充分重视