阻燃母粒的种类及用途

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1、概述

阻燃母粒，亦叫防火母粒，是当今塑料行业中表现最为优良的阻燃制品。它在树脂中的分散性、流动性、相容性、热稳定性和耐候性都远远高于普通的阻燃剂。能够加强阻燃剂在树脂中的分散性，减少阻燃剂添加量，降低加工难度及加工成本，同期能够减小阻燃剂的加入对树脂的力学性能的影响，改善车间工作环境。

2、种类及用途

1、纤维用阻燃母粒

阻燃纤维大都经过添加高浓度的阻燃剂及其他助剂，经过共混制造阻燃母粒，而后与常规切片熔融纺丝成型，制成拥有阻燃性能的纤维。

（1）聚丙烯纤维母粒

阻燃聚丙烯纤维母粒重点用于生产阻燃聚丙烯纤维长丝或短纤，并用此纤维生产高层建筑物、医院、公共场所室内窗帘、帷幕、沙发桌掩、席梦思床的蒙面料、地毯等装饰织物，亦可生产煤矿用传送带、蓬帆布、纺织公司的棉、麻、毛纺厂空调用风筒布，还能用于塑料行业生产电视机、收音机外壳等塑料制品。

（2）聚酯纤维母粒

聚酯纤维做为三大合成纤维之一，已海量用于制造衣着和工业制品。阻燃聚酯纤维因拥有永久阻燃性，应用范围很广，除了在产业用纺织品、建筑内装饰、交通工具内装饰等方面发挥没可替代的功效外，还被应用于防护服行业。

2、塑料用阻燃母粒

聚合物材料在建筑、汽车、电子电器、航空航天、日用家具等行业发挥着越来越广泛的功效。然而，因为绝大都数聚合物材料拥有易燃的特性，由此带来的火灾隐患亦作为广泛关注的问题，经过母粒技术加强聚合物材料的阻燃性作为业内关注和科研的热点问题。

（1）丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）阻燃母粒

因为ABS树脂拥有表面硬度高、坚韧、耐低温性能好、耐蠕变性好、尺寸稳定性好、成型收缩率小等优异性能，在军工、汽车、电子电器部件等行业用量很强。但ABS树脂的极限氧指数仅为18.3%～20.0%(少于21%)，属于易燃材料，因此呢限制了其应用。与在ABS树脂中直接加入阻燃剂共混造粒相比，采用母粒技术对ABS树脂进行阻燃改性能得到更好的改性效果。

（2）高抗冲聚苯乙烯（PS-HI）阻燃母粒

PS-HI做为要紧的通用塑料之一，与ABS拥有一样广泛的应用，然则PS-HI亦面临着遇火易燃烧的问题。为了拓宽其应用范围，必要进行阻燃改性。国内PS-HI阻燃母粒技术经太多年的发展已相对成熟，并已向阻燃色母粒等多功能母粒方向发展。

（3）聚酰胺阻燃母粒

聚酰胺6（PA6）是一种性能优良的工程塑料，然则易燃烧，限制了其在电子电气等行业的应用，因此呢，对PA6进行阻燃改性拥有要紧道理。

（4）聚甲醛阻燃母粒

聚甲醛是20世纪50年代面世的一种热塑性工程塑料。因为其优异的理学化学性能，被广泛应用于汽车、电子电气、家用电器、精细机械和建材等行业。聚甲醛的极限氧指数仅有15%，是最难阻燃的高分子材料之一。然而，聚甲醛对酸性或碱性物质敏锐，对阻燃剂需求苛刻，少量阻燃剂亦会导致聚甲醛分解，阻燃剂同期会降低聚甲醛的力学性能。因此呢，阻燃聚甲醛拥有相当的难度。

（5）聚烯烃阻燃母粒

阻燃聚烯烃塑料的用途日益广泛，常被用来生产需求拥有阻燃性能的管道、板材、通讯电缆、电器零件、装饰材料等。聚烯烃阻燃母粒因运用方便，加工应用性广，经济效益显著，拥有较广阔的市场前景，因此呢，对聚烯烃的阻燃化处理道理重大。

3、制备办法

因为各样树脂的特性各异，不同树脂所选择的阻燃剂及阻燃机理亦各不相同，因此呢，阻燃母粒难以像色母粒同样达到通用级别。阻燃母粒的制备必要按照制品树脂的特性，来选取相应的阻燃剂、载体及加工助剂等。首要应选定合适的阻燃剂，而载体、加工助剂的选取均要与所选的阻燃剂相匹配。

1、阻燃剂的选取

燃烧过程是可燃物与氧化剂之间的一种快速氧化反应，当可燃物浓度及其温度足够高时，就可导致燃烧。聚合物的燃烧能够分为热降解和燃烧两个过程，触及传热过程、凝聚相的热降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成链式燃烧反应等一系列环节。因此呢加强阻燃性能的重要在于控制降解及氧化、减少可燃物的生成、阻断热量的传递，如经过汽化带走热量、冷却降低凝聚相温度等办法来加强材料的阻燃性能。平常的阻燃途径有结构型阻燃和添加型阻燃。结构型阻燃的处理办法是经过对聚合物的结构进行改性，使阻燃元素以化学键的形式结合到分子链中，以加强材料的炭化倾向而降低其可燃性，达到防火阻燃需求。而添加型阻燃则是加入阻燃剂，以改变聚合物的热降解模式，减少聚合物热裂解所生成的可燃性产物；采用外边阻燃涂层，以从聚合物表面隔绝氧气；采用内部屏障以阻止可燃气体逸出；释出惰性气体，以冲稀聚合物热裂解所产生的可燃物，并分散了火焰前沿的热量。添加型阻燃剂其成份通常可分为有机添加型阻燃剂和没机添加型阻燃剂。

平常的有机添加型阻燃剂有卤素阻燃剂、有机磷、氮、硅阻燃剂等。运用有机小分子阻燃剂的优点是添加量少，阻燃效果显著，但成本较高，且含卤阻燃剂通常都有毒性。常用的没机添加型阻燃剂有金属氢氧化物、硼酸盐、有机硅氧化物、红磷阻燃剂、三氧化钼、三氧化二锑（Sb2O3）、硫酸铵、高岭土阻燃微粉、膨胀型阻燃剂以及等。没机阻燃剂通常添加量很强，对制品性能影响严重。按照阻燃机理，阻燃剂的热分解温度应高于塑料的成型加工温度，但不宜过高。倘若阻燃剂分解温度过低，则在塑料成型加工过程中容易分解，影响其阻燃效果。而倘若阻燃剂分解温度过高，则在塑料燃烧过程中阻燃剂仍未分解，有效阻燃因子难以得到释放，起不到阻燃效果。同期，阻燃剂的纯度与粒径体积亦影响着阻燃剂的阻燃效果，应尽可能选择高纯度、细粒径的有效阻燃剂。另一，没机阻燃剂在运用时为加强其阻燃效果，通常会与其他阻燃剂（如Sb2O3等）复配运用，使多种阻燃剂产生协同效应，得到较好的阻燃效果。阻燃剂的毒性亦应予以思虑。

2、载体的选取

制备阻燃母粒时，所选择的载体必要与树脂有良好的相容性，况且熔体流动速率要大，便于在成型加工过程中较好地分散。同期，可填充性要高，能够限度地承载阻燃剂与助剂等。

3、助剂的选取

与制备普通填充母粒同样，制备阻燃母粒时，通常必须添加分散剂与润滑剂。在选择助剂时，选择分子中含有阻燃元素的分散剂和润滑剂，如氯化石蜡、硬脂酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸镁和Ｎ，Ｎ－亚乙基双硬脂酰胺之类的化合物，尽可能避免运用固体石蜡、聚乙烯（PE）蜡或矿物油等易燃物质。载体树脂的用量不宜多，以能成粒为宜。阻燃剂在成型加工过程中易受热分解，高分子材料在成型加工过程中以及平常运用中，亦易因受光、热而老化，因此呢，在生产阻燃母粒的过程中，还应加入适量的抗氧剂。

4、加工工艺的选取

制造添加型阻燃母粒，重点有密炼机法、反应釜法和挤出机造粒法。挤出机造粒法拥有加工容易、管理方便、对工作环境污染小等优点，在实质生产中应用较多。

四、创新阻燃材料-磷酸锆

磷酸锆是近年发展起来的一种新型多功能介孔材料，是著名的层状固体酸材料之一。磷酸鋯做为多功能材料在化学、光学、电子学、材料学、环境学等许多行业拥有巨大的潜在应用前景。磷酸锆拥有层状化合物的共性，化学稳定性高，既拥有像离子树脂同样的离子交换性能，又拥有像沸石同样的择形吸附和催化性能，拥有较高的热稳定性和耐酸碱性。其在阻燃行业亦拥有巨大的应用潜能。

1、磷酸锆的阻燃机理

由阻燃剂中的P-O形成的PO*自由基能够扑捉空气中较为活泼的O和OH自由基，在必定程度上能够降低限定空间内的氧含量，使燃烧的链式反应终止。而磷酸锆在高温下会分解出结晶水，带走一部分的热量，并催化成炭，改版炭层结构，阻隔氧气的进入，从而达到阻燃效果。

1）ZrP 本身拥有层状化合物的阻隔功效。

2）在复合材料燃烧时，ZrP 会释放出结晶水，降低了气相燃烧区中可燃物的浓度并吸收海量的热量，延缓聚合物基体热分解并降低燃烧速度。

3）阻燃剂与ZrP分解的产物能形成守护膜覆盖在聚合物表面，不仅能阻隔聚合物降解产生的挥发性产物向气相的传质过程，况且亦阻隔了气相燃烧产生的热量向凝聚相的反馈。

4）其层间含有 Lewis 酸点和 Bronsted 酸点，拥有协同增效功效，促进成炭，同期对炭化层亦起到固定和加强功效。同期固体酸对烟气拥有有效吸附和催化转化功效，可显著减少烟气的产生。

2、用于环氧树脂 胶粘剂 阻燃

1）在膨胀性阻燃剂中（添加量占比为全部配方量的10%-20%），当膨胀性阻燃剂加入量为15%以上，磷酸锆加入3%，3mm达到到V0。

2）在APP中，当APP加入20%时，磷酸锆加入3%，阻燃2mm达到到V0；在APP中，当APP加入10%时，磷酸锆加入3%，阻燃3mm达到到V0。

3）在高导热体系下，磷酸锆的加入量要以除去导热填料后剩余的物质为计算基准，不可以全部配方量为计算基准，即倘若加入量为除去填料后剩余物质的3%，阻燃达到到V0，按全部配方量加入3%，阻燃反而达不到V0。

3、ZrP-APSO复配阻燃PA6

将磷酸锆和APSO溶解在没水乙醇中，回流搅拌10小时，将乙醇蒸干得有机修饰磷酸锆（APSO-ZrP）之后用双螺杆挤出造粒机将APSO-ZrP与PA6熔融共混挤出造粒，在90度温度下真空干燥，得APSO-ZrP- PA6复合物。

APSO与ZrP为2.5：2时对PA6的冲击强度，拉伸强度和弯曲强度，阻燃性能及其加工性能都较佳，故固定APSO与ZrP的比例为2.5：2，考察此比例下APSO-ZrP的用量为4%时，PA6的氧指数增多了23.5％。

氧指数（OI）结果显示当O-ZrP随着α-ZrP及APSO含量的增多复合材料的氧指数增多，熔体流动速率（MFR）数据显示α-ZrP的加入改善了PA6的加工性能。XRD结果显示PA6/APSO-ZrP复合材料中APSO-ZrP的引入起到了异相成核的功效，增多了PA6中的γ晶型含量。力学分析显示复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量相较纯PA6都得到了加强，氧指数结果显示复合材料展中ZrP2%、APSO-ZrP1%、APSO-ZrP2%、APSO-ZrP4%时分别加强了3.9%、5.9%、13.7%、23.5%。

其阻燃的原理是：ZrP为含1分子结晶水的层状没机物，在加热时首要失去层板间的结晶水，此时吸收部分热量，当温度上升到240℃以上时层板上的羟基起始脱水而吸收热量。同期在燃烧实验时随着APSO量的增多，复合材料燃烧时的熔滴显著减少，形成的炭层越来越厚从而有效的减少了氧与材料的接触，达到阻燃的效果。返回外链论坛：http://www.fok120.com/，查看更加多

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