用于TPU彈性體的無鹵阻燃劑介紹
熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種由低聚物二醇軟段與二異氰酸酯?擴鏈劑硬段構(gòu)成的線性嵌段共聚物 。TPU 加熱后可以塑化,具有優(yōu)異的加工性能;同時,TPU 的強度、彈性以及耐磨性等性能優(yōu)異,已廣泛地應用于汽車、涂料、國防、建筑材料、服裝、電線電纜等行業(yè)。
普通TPU 的極限氧指數(shù)(LOI)僅為19%左右 ,影響其在汽車、電纜等部分火災安全性要求高的領(lǐng)域的應用,對TPU 進行阻燃改性非常重要。
一、磷系阻燃劑
磷系阻燃劑在高溫下分解成磷酸或其酸酐,能促進成炭,形成的炭層可以隔熱隔氧,為固相阻燃;磷系阻燃劑在燃燒期間產(chǎn)生PO·自由基以捕獲燃燒自由基,中斷燃燒鏈反應來提高材料的阻燃性,屬于氣相阻燃。
常用的磷系阻燃劑有紅磷、聚磷酸銨(APP)、磷酸酯、次磷酸鹽以及磷氮化合物等。磷系阻燃劑毒性低,但是價格較高。
二、氮系阻燃劑
氮系阻燃劑阻燃的材料燃燒時會吸收大量的熱量并分解形成NH3、N2 等不燃氣體,以此稀釋易燃氣體,屬于氣相阻燃。目前常用的氮系阻燃劑主要為三聚氰胺及其衍生物。
無毒無污染,但是單組分使用時阻燃效率不高,多與其他阻燃劑復配使用。
三、硅系阻燃劑
硅系阻燃劑主要分為有機硅和無機硅兩類。常用的無機硅阻燃劑為SiO2、硅膠和層狀硅酸鹽等,其阻燃機理是無機硅化合物會在材料表面起到屏障作用,可以隔絕氧氣并提升成炭率;有機硅阻燃劑包括硅樹脂和硅橡膠等,防熔滴效果好,能夠分解形成致密的硅炭層。硅系阻燃劑常與其它阻燃劑協(xié)同阻燃。
四、納米無機阻燃劑
納米無機阻燃劑種類多樣,主要為一些金屬氧化物、金屬氫氧化物以及納米層狀硅酸鹽如蒙脫土、水滑石和凹凸棒土等,其最大的特點是綠色無污染且毒性低。通過引入納米級顆粒狀、層狀或管狀的無機阻燃劑,可以提高材料熱穩(wěn)定性和力學性能。
納米級無機阻燃劑可以作為阻隔層有效地隔氧隔熱,屬于凝聚相阻燃 。但是無機阻燃劑阻燃效率低,添加量大且容易損害材料力學性能,故常作為協(xié)效阻燃劑與其它阻燃劑復配使用。
五、膨脹型阻燃劑
膨脹型阻燃劑(IFR)一般是由炭源、酸源和氣源構(gòu)成的一種復配阻燃劑。炭源在加熱時可以形成炭層,主要為高碳含量的多羥基化合物,例如季戊四醇(PER);酸源在材料燃燒過程下產(chǎn)生無機酸使得含碳多元醇脫水,一般為無機酸或燃燒中能原位生成酸的化合物,如聚磷酸銨等;氣源則可以在材料燃燒時受熱分解產(chǎn)生大量不燃氣體,從而稀釋氧氣濃度,多為含氮類化合物,如三聚氰胺等。
常用的IFR一般由APP、PER、三聚氰胺等組成。IFR 具有阻燃效率較高、毒性低、抑煙等優(yōu)點,目前被廣為關(guān)注。膨脹型阻燃劑阻燃效率較高,且生物基膨脹型阻燃劑對環(huán)境和人體無害。
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