阻燃剂在弹性体材料中的应用进展

北京化工大学张胜教授讲解,

1、阻燃剂的发展历史与现状;

2、各类阻燃剂的特点和阻燃机制;

3、弹性体阻燃材料的发展历程和最新进展;

4、阻燃弹性体材料的设计原则;

5、未来阻燃弹性体材料的发展趋势。

小结,

卤系阻燃剂逐渐被替代

磷氮/无机/膨胀类阻燃剂仍是主流

新型无机纳米复合阻燃剂成为热点

磷系阻燃剂的基本特性

有机磷系阻燃剂多低烟,阻燃剂受热时能产生交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解,另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。
我国磷矿资源丰富。由于溴素属于不可再生资源,我国的溴素资源并不丰富,因此在原料供应方面磷系阻燃剂比溴系阻燃剂更具优势。
但有机磷阻燃剂也有毒性问题,欧盟REACH法规的SVHC清单和附录XVII中涉及的阻燃剂包括三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸三二甲苯酯、三(2, 3-二溴丙基)磷酸酯、三-(氮杂环丙基)磷酸盐。

比较好的保温板阻燃效果

一般是把保温板水平放置,点火试下阻燃效果,如下图,保温板一角点燃后,火焰没有蔓延出打火机的火焰区域。只是有明显的黑烟。算是比较好的阻燃XPS保温板效果。

打火机火焰离开保温板后,样品上的火焰马上变小,就是有带火星的滴落物。可能是溴系阻燃剂,黑烟,有离火自熄性。

但如果向外墙一样垂直烧,情况可能就不同了,火焰可能会向上蔓延,滴落物会粘在墙面上而不会向下掉,导致有持续向上的火焰,加剧燃烧。所以,一般的防火测试都是‘垂直’燃烧样品。

氢氧化铝的颗粒度影响阻燃测试吗?

制造有影响,不同粒径的超细氢氧化铝阻燃剂具有不同的性能参数指标,直接影响下游高分子材料的加工和使用性能。超细氢氧化铝产品的粒径正态分布的标准差越小,性能表现越一致,下游高分子材料的加工和使用性能越均匀稳定。普通氢氧化铝的分解温度较低,通常在180°C-220°C间即开始脱除结晶水,加工过程中温度过高时氢氧化铝会脱水并形成气泡,影响下游产品的力学性能。

普通的B1难燃明火测试,火焰温度800度以上,A级不燃材料的热值测试,温度估计2000度;氢氧化铝的分解温度参考数据多,约200-300度。测试温度远高于分解温度,所以只针对阻燃测试来看,颗粒度没有太多影响。至少建材阻燃领域不用太纠结。

5G手机促进磷阻燃剂使用

未来手机背板受到5G传输波长的影响,导致天线讯号的穿透性削弱较多。考虑到5G信号问题,目前5G手机背板主要的解决方案主要有三种。苹果手机IPHONE系列使用了康宁的大猩猩特种玻璃;小米手机使用陶瓷材料。中低档手机多数会采用PC与PC/PMMA背板。

主要的5G基站中通常有4种改性塑料相对常用,1. 聚碳酸酯(PC) 2. 低介电常数聚苯硫醚(PPS)3.聚苯醚4.聚酰亚胺/LCP。

磷系阻燃剂都适用上述塑料。且根据欧盟标准,消费电子产品外壳需要满足欧盟的最高的V0标准,而电子产品的支架也至少需要满足欧盟V1标准。欧盟有害物质禁令也带动的磷系阻燃剂对卤系阻燃剂的替代。