氮系阻燃劑的特點分類及阻燃機理

  1．1 氮系阻燃劑的特點
    研究表明氮系阻燃劑具有以下優(yōu)點：
    1)毒性小生物實驗表明，對達到同樣阻燃性能的材料所需的鹵系阻燃劑的毒性指數(shù)是氮系阻燃劑的5倍，且用氮系阻燃劑處理的高分子材料發(fā)煙量低，僅次于金屬類無機阻燃填料，特別是火災(zāi)前期的煙密度小，給人以逃生的機會，便于火災(zāi)前期的撲救工作。
    2)阻燃效率高通過對鹵化物、金屬氧化物、磷酸鹽類阻燃劑、無機水合物、羥基化合物、硼化物、硅酸鹽、碳酸酯化合物、含氮化合物的點燃時間和放熱速率的測試表明，氮系阻燃劑的效率是最高的。
    3)腐蝕性很小 含氮化合物在燃燒時產(chǎn)生的氣體腐蝕性很小，不會對電氣產(chǎn)品產(chǎn)生很大的腐蝕作用。實驗表明，氮系阻燃處理的電導(dǎo)線或電器件在著火后能繼續(xù)使用。
    4)與材料中的光穩(wěn)定劑無沖突 氮系阻燃劑不存在像鹵化物那樣容易生成自由基的基團，因而不會消耗某些材料中的光穩(wěn)定劑。
     5)熱分解溫度較高 不必擔(dān)心材料在加工時使阻燃劑分解，而導(dǎo)致阻燃失效。材料經(jīng)多效擠出機擠出仍能保持良好力學(xué)性能和阻燃性。
     6)對環(huán)境友好廢棄物不會造成環(huán)境污染。
     1．2 氮系阻燃劑的阻燃機理
     通常認為氮系阻燃劑受熱分解后，易放出氨氣、氮氣、深度氮氧化物、水蒸汽等不燃性氣體，不燃性氣體的生成和阻燃劑分解吸熱(包括一部分阻燃劑的升華吸熱)帶走大部分熱量，極大地降低聚合物的表面溫度。不燃氣體，如氮氣，{TodayHot}不僅起到了稀釋空氣中的氧氣和高聚物受熱分解產(chǎn)生可燃性氣體的濃度的作用，還能與空氣中氧氣反應(yīng)生成氮氣、水及深度的氧化物，在消耗材料表面氧氣的同時，達到良好的阻燃效果。
    1．3 氮類阻燃劑的主要品種
    含氮阻燃劑主要包括3大類：三聚氰胺、雙氰胺、胍鹽(碳酸胍、磷酸胍、縮合磷酸胍和氨基磺酸胍)及它們的衍生物，特別是磷酸鹽類衍生物。
    1．3．1 三聚氰胺
    三聚氰胺常用于制造膨脹型防火涂料中的發(fā)泡成分，其發(fā)泡效果好，成炭致密。除單獨作阻燃劑外，常用的阻燃品種是與酸反應(yīng)產(chǎn)生的衍生鹽，如汽巴精化開發(fā)出的M.1系列阻燃劑，廣泛用于PE、PP以及PVC塑料等熱塑性、熱固性塑料等領(lǐng)域；三聚氰胺與液態(tài)磷酸酯合用，廣泛應(yīng)用于阻燃聚氨酯泡沫材料。
   1．3．2 雙氰胺
    雙氰胺主要用于制造胍鹽阻燃劑，可以代替三聚氰胺，或者與三聚氰胺結(jié)合。歐洲專利報導(dǎo)雙氰胺等比例混合，添加量5％ ，可使聚酰胺達到UL94 V一0級的阻燃效果，且這種阻燃劑對材料的撕裂強度影響很小l 。此外，雙氰胺可以制造木材防火膠。Et本專利報導(dǎo)用雙氰胺一甲醛一磷酸制成阻燃劑，用于防火人造板 2。霍文蘭_3 J利用甲醛和雙氰胺制得了新型的阻燃劑，并用它對天然纖維進行阻燃處理。結(jié)果表明，經(jīng)處理后的天然纖維氧指數(shù)從16提高到3 1，并與一
定濃度的堿液混合物處理后不影響其柔軟性。
    1．3．3 胍
    胍鹽除了用作藥物、染料中間體外，常用作纖維素基質(zhì)材料的阻燃劑，如木材、紙、紙板等。這類阻燃劑不僅阻燃效果好，阻燃性能持久，而且吸濕性較無機阻燃劑小得多，裝飾性能好，所以廣泛應(yīng)用于制造高檔的裝飾用木材。{HotTag}除此之外，還可以在膨脹型防火涂料中作為發(fā)泡劑的組分。
    1．3．4 氰尿酸三聚氰胺鹽(MCA)
    MCA是由三聚氰胺和三聚氰酸在一定的溫度下，以水為介質(zhì)合成的，是一種添加型的阻燃劑。它無毒無臭無味，分解溫度高(300℃ 下很穩(wěn)定，600 c【=以上分解)，不僅阻燃效果好，而且加工時煙霧小，與高分子材料相容性好，無表面遷移現(xiàn)象。主要用于尼龍、PBT、PP、環(huán)氧樹脂、有機硅、聚氨酯、橡膠等高分子材料的阻燃。其阻燃效果好，可以和磷、溴、銻系阻燃劑有良好的協(xié)同效
應(yīng)，也可和其他助劑復(fù)合使用，取得良好的阻燃效果。從經(jīng)濟的角度出發(fā)，做尼龍類材料的阻燃效果最明顯。文獻報導(dǎo)在尼龍6、尼龍66或他們的共混物中，添加質(zhì)量分數(shù)為10％ 的MCA，可達到 UL94 V一0級阻燃標準。