阻燃性化学品已经成功地用于塑料的抗着火和阻燃作用,减少了对人的生命财产的危险和损害。但是添加阻燃剂并不能使塑料成为不可燃的材料。
阻燃的要求是增加塑料的抗着人性能,降低燃烧速度。这些要求就是可燃性能试验方法及工业检测塑料阻燃性的根据。
卤素(如氯、澳)、磷和水的阻燃性最好。它们的阻燃性还可以被以下增效剂,比如,锑、锌及其它选用的金属盐所加强。
阻燃剂的作用是从多方面途径实现的。有的阻燃剂有助于生成一层保护性的结焦(含磷化合物类阻燃剂),从而使未燃烧的聚合物与火焰和热源隔离开来。
另一些阻燃剂是通过改变火焰的化学机理而起作用,即,在蒸汽相中,阻止自由基的生成(卤素化合物类阻燃剂)。还有的阻燃剂是将其水分释放到热源上(如含水化合物类),急冷和冷却燃烧反应。
如何正确选择一种阻燃剂,使其能在塑料中发挥最佳性能,这要根据阻燃剂稳定性和聚合物的分解温度而定。
最理想的阻燃剂应该在温度略低于聚合物分解温度时开始活化。这样,阻燃剂就能促进结焦,以减少聚合物可能产生的可燃气体的生成量,或者,阻燃剂能与潜在的可燃性蒸汽混合,而阻止着人或燃烧。
当含有卤素的阻燃剂单独用于塑料中时,其阻燃性能发挥很有限,但如果加入锑化合物,就能大大增加其阻燃作用。而且,在阻燃效果相同的情况下,卤化物用量还可少一些。
商业上可选用的锑化合物有几种,其中最常用的是三氧化二锑。
胶态的五氧化二锑特别适用于纤维工业。因为它对纤维没有不良影响,或者说它不会干扰纺丝过程。
对线性聚酯来说,碱式锑酸钠是最好的锑增效剂。混合的金属锑化合物像氧化锑一样,有较好的增效作用,但其价格较低。
阻燃化学品可分为两种类型:一种是添加型;一种是反应型。添加型阻燃剂能够分散在塑料母体中,但与聚合物主键不发生键合反应。
反应型添加剂就像共聚单体那样发生作用,通过聚合反应,成为主体树脂的一种组分。
添加剂阻燃剂
三水合氧化铝(ATH)在着火时放出水分,使火焰前锋区域冷却。ATH的热稳定性有限,要达到所需的阻燃要求,必须大量使用。但由于这种材料价格低廉,所以在美国是用量最大的单组分阻燃剂。
ATH不产生烟,无毒,因此,可用于不饱和聚酯、环氧树脂、聚氨酯,以及某些电线、电缆。
含卤素化合物比ATH价格高得多,但用量不大,就可取得很好的阻燃效果。因此,采用这类阻燃剂从成本上还是合算的。
多溴代二苯醚类(十溴二苯醚、八溴二苯醚)是这类含卤素化合物中应用最广泛的两种。这些添加剂从成本上看是合算的,适用于高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、ABS和其它苯乙烯类。