两种有机磷阻燃剂在真丝织物上的应用比较

两种有机磷阻燃剂在真丝织物上的应用比较
两种有机磷阻燃剂在真丝织物上的应用比较

https://www.360docs.net/doc/409391750.html, Comparison of two Organophosphorus Flame Retardant for Silk Fabrics

GUAN Jinping CHEN Guoqiang

School of Material Engineering, Soochow University, Suzhou (215021)

E-mail:helengjp@https://www.360docs.net/doc/409391750.html,

Abstract

Flame resistance finishing of silk fabrics is still challenging.N-Methylol dimethylphosphonopropionamide(MDPA),known as “Pyrovatex CP” commercially, was applied onto silk fabrics in our previous research, but it has some shortcomings ,such as causing yellowish, degradation of breaking strength etc. In this research, we applied a self-prepared novel reactive organophosphorus flame retardant named diethyl-2-(methacryloyloxyethyl) phosphate (DEMEP) onto silk fabrics. We explored the process of the two flame retardants onto silk fabrics. After flame resistance treatment, we compared the flame resistance effect of the two retardants by LOI, char length, laundry cycles. The toxicity was investigated by measuring the release of formaldehyde. We also explored the physical and chemical properties of the two flame resistance samples, such as whiteness, strength, permeability and hygroscopy.

Key words: Silk; Flame resistance; Flame retardant; Pyrovatex CP

INTRODUCTION

According to fire statistics, about 50 % of fires are caused by textiles in the world [1]. Silk fabric is widely used as pajamas, domestic decoration materials for its luster, soft handle,

https://www.360docs.net/doc/409391750.html, wearing comfort and aesthetic appearance. So it is vital to be endowed flame resistance property. Silk has low flammability with LOI value about 23 %, which can be attributed to its

high nitrogen content (about 15~18%) [2]. But it still needs added flame resistance finish to

fulfill some commercial requirements.

Flame resistance finishing on silk fabrics can be traced back to 200 years ago, when silk fabrics were immersed in the mixture of borax and boric acid in solution. But this mixture is

easily removed by water [3]. In the mid 1980s W.B.Achwal et al. reported that silk fabrics treated with a urea phosphoric acid salt, U4P, by a pad-dry process had high flame resistance

with an LOI value higher than 28% and the flame resistance finish was fast to dry cleaning

while not fast to washing [4].To this day, there is still no suitable flame retardant for silk fabrics. The well-known flame retardant N-Methylol dimethylphosphonopropionamide(MDPA),known as “Pyrovatex CP”, is effective for cotton,

in our previous research , we applied it onto silk fabrics and gained good flame resistance property but at the loss of some physical properties of silk fabrics, such as whiteness ,strength

etc. Recently, we prepared a new reactive flame retardant for silk fabrics named diethyl-2-(methacryloyloxyethyl) phosphate (DEMEP). In this paper, we fully compared the process method and effect on physical, chemical properties of silk fabrics of the two flame retardants.

EXPERIMENTAL

Materials

Degummed and bleached silk fabric (plain weave, 36g/m2) was kindly supplied by Zhejiang Haoyunlai Group. N-Methylol dimethylphosphonopropionamide(MDPA,Pyrovatex

CP)and the cross-linking agent hexakis (methoxymethyl) melamine (HMM) were kindly provided by Ciba Specialty Chemicals (China) Ltd. Shanghai Branch, diethyl-2-(methacryloyloxyethyl)phosphate (DEMEP) was prepared in our laboratory and its purity was 95%. Other reagents were reagent grade commercial products.

Synthesis of vinyl phosphate DEMEP

The mixture of 13.1 g (0.1 mol) of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and 10.1 g (0.1 mol) triethylamine was added dropwise to 15.3 g (0.1 mol) phosphorus oxychloride in 150 ml dichloromethane at 0 °C, under nitrogen. After the addition, the mixture of 12.0 g (0.25 mol) absolute ethyl alcohol and 20.2 g(0.2 mol) triethylamine was added dropwise at the same condition as above. After completion of the addition, keep stirring at 0~5 °C for 1 h, then warming the mixture to room temperature and stirred overnight. The precipitated triethylamine hydrochloride was removed by vaccum filter.The combined filtrates were washed with an aqueous solution of 2 % NaOH, the solvent was evaporated and the residue was distilled under vacuum after adding a small amount of hydroquinone. The product is pale yellow viscous oil named diethyl-2-(methacryloyloxyethyl) phosphate (DEMEP), and the yield is 56 %, its boiling point is 104 °C (0.5 mmHg).

The molecular scheme of DEMEP is as follows:

C O

1H NMR(CDCl

,ppm)δ 6.17(s, 1H, =CH),δ 5.61(s, 1H, =CH),

3

4.37-4.11(m,8H,-OCH2),1.96(s,3H,=C-CH3),1.37(t,6H,-CH3).13C NMR(1H,CDCl3,ppm)δ 170.2(-C=O),139.5(H2C=C-),128.7(=CH2),68.2-66.7(OCH2),18.8-16.9(CH3)

IR(cm-1)1721(C=O),1637(C=C),1297(P=O),1032 and 988(P-O-C)

Fabric treatment

MDPA treated process:

Fabric samples (30×20cm) were dipped in finishing solution (containing 250g/l of MDPA,

50 g/l of HMM, 7.5 g/l of phosphoric acid (85%) and 0.1 g/l of JFC)for one minute and then

padded on a two roll padding mangle at a fixed pressure; wet pickup was about 95% after two

dips, two nips. Then the fabric was dried in a heat-setting stenter at 90 °C for 3 minutes, and

then cured at 170 °C for 3 minutes. Then, the cured silk fabrics were soaked in water (liquor

ratio 1:50) containing neutral soap flakes 2g/L at 60 °C for 20min,then rinsed with tap water

and then dried at 105 °C for 2h. Samples were placed in a desiccator over silica gel before measurements. Weight gains were calculated with the following formula: Weight gain (%)=(w2-w1)/w1×100,

Where w2 and w1 are the weight of treated silk fabric and original fabric respectively.

DEMEP treated process:

Silk fibers were immersed in a finish solution containing 100 % DEMEP (on the weight of

fibers [o.w.f.]), 0.9 % potassium persulfate (on the weight of monomer [o.w.m.]), 2% emulsifier(o.w.m., the emulsifier is the mixture of Tween 80 and Span 80 mixed at weight

ratio 64:36),The reaction pH value was adjusted with formic acid or sodium hydroxide at 3;

The material-liquor ratio was 1︰30.The reaction system was heated from room temperature

to 85 °C and maintained in vibrational water for 45 min. At the end of the reaction, silk fiber

was washed with water (containing 0.5 g/l non-ionic surfactant OP) at 60 °C for 30 min, and

then rinsed with cold water. After that removed ungrafted flame retardant with a proper

solvent and then rinsed with tap water and dried at 105 °C for 2h.Samples were placed in a

https://www.360docs.net/doc/409391750.html, desiccator over silica gel before measurements.

Grafting yield was calculated as follows:

Grafting yield (%) = (w2-w1)/w1×100, where w2 is the oven-dried weight of grafted silk fibers and w1 is the oven-dried weight of the original silk fibers.

Measurements

Whiteness and Yellowness Index was measured by WSD III whiteness instrument. The result was the average of 8 measurements.

Char length was determined by the GB/T 5455-1997 (equivalent to ISO 6940:1984) Textiles-Burning behavior-Vertical method [5].

Tensile properties were measured under standard conditions on an YG026A Electrical Fabric Strength Tester. The values presented were the average of 10 tests.

The Limiting oxygen index (LOI) was assessed with the HC-2 LOI instrument, according to the GB/T5454-1997 (equivalent to ISO 4589-2 or to ASTM D 2863) Textiles-Burning behavior-Oxygen Index [5].

Laundry cycles are according to the GB/T 17596-1998 (equivalent to ISO 10528-1984) Textiles-Commercial Laundering Procedure for Textile Fabrics [5].

Permeability was determined by the GB/T 5453-1997 (equivalent to ISO 9237:1995) Textiles-Determination of the permeability of fabrics to air [5].The instrument is YG (B) 461D digital fabric permeability tester.

Formaldehyde content on fabrics is determined by GB/T 2912.1-1998(equivalent to ISO/FDIS 14184-1:1997) Textiles-Determination of formaldehyde-Part 1: Free and hydrolyzed formaldehyde (Water extraction method).

Hygroscopy of fabrics is determined by FZ/T 01071-1999 Textiles-Capillary effect test method [5].

RESULTS AND DISCUSSION

Comparison of MDPA and DEMEP process method

Table I Structure of MDPA and DEMEP

Flame retardant Structure formula

Molecular

weight

Phosphorus

content /%

Functional

group

Water

solubility

MDPA

211 14.69 Yes

DEMEP 266 11.65 No From Table I we can see that MDPA has higher phosphorus than DEMEP. And the functional group of MDPA is hydroxyl, which has some reactivity with hydroxyl or amino group on tyrosine or lysine of the silk fibers, but this reactivity is not enough so it

must add crosslinking agent HMM to improve its fixation amount onto silk fabrics

[6].While the functional group of DEMEP is vinyl. As we all know, vinyl monomers are

very effective for silk fabrics to produce many added function by graft copolymerization

technique, such as wrinkle resistance, water repellency, anti bacteria etc[7-9].In most cases , MDPA is applied onto fabrics by pad-dry-cure technique accompanied by HMM,

so dyeing and finishing are not in the same bath. But DEMEP can be applied either in exhausting method or in pad-dry-cure method with crosslinking agent. It can be applied

onto fabrics by plasma or radiation initiation technique [10].MDPA is water soluble, while

DEMEP is not soluble in water. So before applying DEMEP onto fabrics, it must me pre-emulsified.

https://www.360docs.net/doc/409391750.html,

Flammability properties of treated silk fabrics

Table II Flammability properties of grafted silk fabrics Flammability Properties Samples Weight gain or graft yield /% Char Length /cm LOI

/%

Control sample 0 BEL 23.0

MDPA treated sample 30.41 6.2 31.1

MDPA treated sample after 15 laundry cycles - 11.1

29.4

MDPA treated sample after 50 laundry cycles - 14.1 26.7

DEMEP treated sample 40.5 3.85 30.6

DEMEP treated sample after 15 laundry cycles - 5.5

29.2

DEMEP treated sample after 50 laundry cycles - BEL 23.6

Note: LOI= Limiting Oxygen Index; BEL=Burns Entire Length

Table II shows that, after adding a flame resistance finish, silk fabrics have a satisfactory LOI value of about 30%, which is much more than that of the control silk fabric (23.0%). The char length can fulfill the flame resistance requirement of char length less than 200 mm, as specified by China National Standard GB 17951-1998, “Woven flame retardant fabrics” [5]. DEMEP treated silk fabrics present better flame resistance than MDPA treated silk fabrics because DEMEP treated silk fabrics have higher LOI with 30.6% and lower char length with

3.85 cm than MDPA treated silk fabrics with LOI 31.1% and char length 6.2 cm. After 15 laundry cycles, DEMEP treated silk fabrics still shows better flame resistance than MDPA treated silk fabrics. But when experienced 50 laundry cycles, MEPA treated silk fabrics still have some flame resistance, but DEMEP treated silk fabrics are almost without any flame https://www.360docs.net/doc/409391750.html,

https://www.360docs.net/doc/409391750.html, resistance. That is, MDPA treated silk fabrics have much excellent flame resistance durability than DEMEP treated silk fabrics.

Comparison of phosphorus content on silk fabrics

a b c

Fig.1 Element content distribution on silk fabrics by SEM-EDS

(a is control sample; b is MDPA treated sample; c is DEMEP treated sample)

Table III Element content of silk fabrics

Samples Element content / Wt /%

Control sample C 64.49;N 13.24;O 22.27

MDPA treated sample C 56.49;N 17.44;O 25.21;P 0.86

DEMEP treated sample C 58.55;N 10.09;O 27.73;P 3.35;Cl 0.27

Phosphorus is an effective component in flame resistance. Only phosphorus attain a certain amount can textiles have flame resistance [11] Fig.1 shows that the element content distribution on silk fabrics and Table III listed the specific data. Table III shows that on control sample, there is no phosphorus, so it is easy to burn.The DEMEP treated samples have higher phosphorus content 3.35% than MDPA treated sample with phosphorus content 0.86%, so the former exhibits much excellent flame resistance than the latter.

Physical properties of treated silk fabrics

Table IV Physical properties of treated silk fabrics

Elongation at Break/ % Samples Whiteness index Yellowing index Tensile strength/N

16.92 Control sample 88.64 10.6 352.2 MDPA treated sample 78.56 30.37 310.0 11.58

DEMEP treated sample 82.63 20.68 319.5 18.40

Table IV indicated that after flame resistance finish, silk fabrics become yellow which is shown by the decrease of whiteness index and the increase of yellowing index. And the treatment will also cause the loss of tensile strength, which may be the result of the hydrolysis of some sensitive peptide bonds caused by acid in wet and thermal state [12], but this loss is negligible. The elongation at break of MDPA treated silk fabrics is lower than that of control sample, which is because after treated with MDPA, silk fabrics become crisp and easily broken. While the DEMEP treated samples have higher elongation at break 18.40 % than that of control sample 16.92 %. That is , after treated with DEMEP, silk fabrics have better elasticity, so it is hard to break, which should be mainly attributed to the changes of the inner orientation of silk fibers caused by flame retardant. DEMEP treated silk fabrics had lower average orientation than that of control sample, the polymer grown during the grafting process filled the space available within the fiber matrix, which disturbs the arrangement of the fibroin chains in the amorphous regions and partially hindering their mobility when subjected to tension [13].

https://www.360docs.net/doc/409391750.html,

https://www.360docs.net/doc/409391750.html, Effect on comfort characteristics of silk fabrics

Table V Permeability, hygroscopy and toxicity of silk fabrics

Capillary effect / cm

Samples Permeability

5 min

/mm/s 10 min20 min 30 min

Control sample 1027 4.6 6.3 7.3 7.4 MDPA treated sample 1599 3.3 3.4 5.4 6.2

DEMEP treated sample 685 5.1 7.0 7.6 8.3 Wear comfort, is an outstanding characteristic of silk fabrics,esp permeability ,hygroscopy and health care.Table V shows that after treated with MDPA , silk fabrics have higher permeability than DEMEP treated samples,which is because MDPA samples become loose when dry and cure under heat and tension conditions. MDPA treated samples have poorer hygroscopy than DEMEP treated samples. With the time increase, the capillary effect value increased. So, DEMEP treated samples will give excellent wear comfort.

CONCLUSIONS

The self-prepared organophosphorus flame retardant vinyl phosphate ester DEMEP is a reactive retardant. Only less phosphorus content can make silk fabrics gain excellent flame resistance. Silk fabrics treated with DEMEP can endure 15 laundry cycles. While MDPA can be fixed onto silk fabrics effectively only with the help of crosslinking agent HMM. And MDPA-treated silk fabrics have better laundry endurance. Both flame retardants can cause silk fabrics yellow and damage.But both strength losses are negligible. DEMEP treated silk fabrics have better elasticity and wear comfort than MDPA treated silk fabrics.

https://www.360docs.net/doc/409391750.html,

ACKNOWLEDGEMENTS

We express our appreciation to Zhejiang Haoyunlai Group for providing silk fabrics.

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有机磷酸酯阻燃剂研究进展_徐会志

有机磷酸酯阻燃剂研究进展 徐会志,王胜鹏,包杰界 (浙江传化股份有限公司,杭州 311231) 摘 要有机磷阻燃剂研究在国内外得到极大的关注。综述了磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂和磷杂环类阻燃剂的研究进展,并提出了有机磷阻燃剂今后的发展方向。 关键词 有机磷,阻燃剂,磷酸酯,膦酸酯,磷杂环 1 引言 有机磷酸酯阻燃剂是一种阻燃性能较好的阻燃剂,它品种多,用途广泛。卤系阻燃剂存在很多缺点,如抗紫外线稳定性差,燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体。特别是自1986年起,发现多溴二苯醚及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中含有致癌物四溴代双苯并二恶烷及四溴代苯并呋喃后,卤系阻燃剂的使用受到了限制,使得非卤阻燃剂特别是有机磷阻燃剂的研究和开发变得更加重要。虽然有机磷化合物都会有一定的毒性,但它们的致畸性却不高,其分解产物及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中腐蚀性、有毒物也很少。有机磷阻燃剂之所以成为阻燃剂研究中的热点,除了上面的因素外,还因为有机磷阻燃剂除了具有阻燃性能之外,很多品种还同时具有增塑、热稳定等作用,对提高高分子材料的综合性能有十分重要的作用。 目前,有机磷阻燃剂的研究、开发方兴未艾,每年报道很多。有机磷阻燃剂根据化学活性的不同,可以分为使用方便的反应型和阻燃性持久的添加型两类,下面就这些阻燃剂种类、合成和应用的最新发展状况进行论述[1,2]。 2 磷酸酯阻燃剂 用作阻燃剂的磷酸酯很多,主要可用于聚苯乙烯(PS),聚氨酯(PU)泡沫塑料,聚酯(PET),聚碳酸酯(PC)和液晶等高分子材料的阻燃。包括只含磷的磷酸酯阻燃剂、含氮磷酸酯阻燃剂和含卤磷酸酯阻燃剂等几类。 (1)只含磷的磷酸酯阻燃剂 只含磷的磷酸酯阻燃剂大多数为酚类的磷酸酯,也有少量的烷基磷酸酯。Bright Danielle A报道,结构式如下的化合物可用于高抗冲聚苯乙烯的阻燃处理: 1,4-(ArO)2P(O)OCH2C6H4CH2OP(O)(ArO)2 式中Ar=(未)取代的芳基。 当在高抗冲聚苯乙烯中加入5.6份该化合物时极限氧指数(LOI)从18变为20.5。相近结构的

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影响塑料的物理机械性能,耐久性良好。 2、溴系阻燃剂 A、四溴双酚A 性质:灰白色粉末。熔点180-184C,沸点316C (分解)。用途:广泛用作反应型阻燃剂以制造含溴环氧树脂和含溴聚碳酸酯以及作为中间体合成其他复杂的阻燃剂,也作为添加 型阻燃剂用于ABS、HIPS、不饱和聚酯、硬质聚氨酯泡沫塑料、胶黏剂以及涂料等。既可作添加型阻燃剂,又可作为 反应型阻燃剂。 关注艾邦高分子,回复“阻燃”查看更多文章 B、十溴二苯醚 性质:白色微细粉末,溶点为304-309 C,溴含量大约83.3% , 几乎不溶于所有溶剂,5%热量失重时温度大于320 °C,热稳定性好。 用途:添加型阻燃剂,用途广泛;可用于PE、PP、ABS树 脂、环氧树脂、PBT树脂、硅橡胶、三元乙橡胶及PET、 PA6等材料的阻燃剂。其与Sb2O3并用阻燃效果更佳。缺点是耐侯性差,容易黄变。 3、磷系阻燃剂

磷系阻燃剂包括无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂。 A、无机磷系阻燃剂 红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸铵盐、磷酸盐及聚磷酸盐等。阻燃机理:燃烧时生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等,覆盖于树脂表面,可促进塑料表面炭化成炭膜;聚偏磷酸则呈黏稠状液态覆盖于塑料表面。这种固态或液态膜能阻止自由基逸出,又能隔绝氧气。 磷系与氮系及金属氢氧化物等阻燃剂都有协同作用,并用可产生协同阻燃和消烟效果。 无机磷系阻燃剂的耐水性差,与聚烯烃的相容性差,致使制 品的力学性能下降,所以在聚烯烃中用量少。①、红磷红色至紫红色粉末,因仅含有磷元素,所以比其他磷化物阻燃效率高。如7.5%红磷填充PA的氧指数可达35%,而加入15%磷酸酯阻燃剂的PA氧指数仅为28%。 红磷的缺点为与树脂的相容性差、易吸湿、颜色太深。红磷进行微囊化处理后,与树脂的相容性提高,吸湿性降低,但需防止红磷与氧及水接触而生成剧毒的磷化氢,必须加入磷 化氢捕捉剂。②、聚磷酸铵(APP) 性质:白色粉末,随聚合度增大而吸水性降低。APP在250 C 以上分解,释放出水和氨,并生成磷酸,阻燃机理为吸热降温和稀释可燃气体。APP由于分子内含有磷和氮,具有很好

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我国纺织品阻燃整理技术的现状及发展趋势 青岛大学纺织服装学院朱平隋淑英安平林王炳 中国纺织大学孙铠 摘要 近年来,世界各国因纺织品引起的火灾不断增加。我国这十几年来,平均每年发生的火灾次数为3—4万起,死亡人数2—3千人,火灾损失折款2—3亿人民币。1985年,哈尔滨天鹅饭店大火死亡十人,受伤七人,直接经济损失24.9万元;1994年,克拉玛依大火,死伤300多人,都是因纺织品燃烧引起的。 我国纺织品阻燃整理技术发展概况; 我国纺织品阻燃技术始于50年代,以研究棉织物暂时性阻燃整理起步,但发展缓慢。60年代才出现耐久性纯棉阻燃纺织品。70年代开发了PyrovatexCP型阻燃剂,并开始了对合成纤维及混纺织物阻燃技术研究阶段。80年代,我国阻燃织物进入了新的发展时期,许多单位开发了棉、涤及混纺织物的阻燃剂及整理技术和阻燃合成纤维。 阻燃纤维的研究开发——我国阻燃纤维的研究开发起步于70年代;80年代至今,上海、吉林、山东、广东、天津、四川、北京、江苏等省市的一些科研单位、院校及工厂相继对阻燃纤维进行了小试研究,涤纶和丙纶已形成批量生产能力,但总体说来,阻燃纤维产品仍处在研究和试阶段。所用的阻燃剂大多是磷、卤素的有机物或有机物加无机物,个别的用高分子物,如环状芳香族磷酸酯、羟乙基四溴双酚A(涤纶);氯化聚两烯、六溴环癸烷、乙二酸(五溴苯 )酯、磷酸三溴苯酯-氯化石蜡、六氯环戊二烯的二聚物等(丙纶);含增效剂的卤化物体系、有机磷化物(锦纶);氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、五氧化二锑等(腈纶)及苯氧基磷腈、噻嗡磷酸酯(粘胶)等。 通过小试或中试鉴定的单位有:A.阻燃涤纶:吉林纺织设计院,青岛大学纺织服装学院(原山东纺织工学院)、上海化纤公司、天津化纤研究所、江苏纺研所等。B.阻燃丙纶:南京化工设计研究院、北京化纤研究所、江苏纺研所、天津合成材料研究所、山东化纤所、山海关化纤厂、广州化纤所等。C.阻燃锦纶:成都科大、四川维纶厂等。D.阻燃腈纶:上海合纤所、上海金山石化、山西煤化所、山东工业大学等。E.阻燃粘胶:上海纺研院、丹东化纤厂、南京化纤厂、上海第三化纤厂、福建南平化纤厂等。 1.绵织物的阻燃整理; 棉织物的阻燃整理发展很快,目前国内比较成熟,阻燃剂基本可以自给,可以工业化生产。 纯棉耐久性阻燃整理大体有下列三种方法: A.Proban/氨熏工艺,Proban法是英国Wilson公司首先用于工业化生产,传统的Proban法是阻燃剂THPC(四羟甲基氯化眆)浸轧后焙烘工艺,改良的方法是Proban/氨熏工艺,工艺流程为:浸轧阻燃整理→烘干→氨熏→氧化→水洗→烘干。国内计有北京光华、江阴印染厂、鞍山棉纺印染厂等引进国外的助剂和设备进行生产。这是目前公认的阻燃效果好、织物降强小、手感影响少的工艺。但由于设备问题限制了其推广。 B.PyrovatexCP整理工艺。国内已有上海农药厂、常州化工研究所、天津合材所、华东理工大学、青岛纺织服装学院等单位生产该助剂。产品的阻燃性能较好,耐久性好,可耐家庭洗涤50次甚至200次以上,手感良好,但强力降低稍大。国内使用该类阻燃剂的厂家二、三十家。 纯棉暂时性、半耐久性阻燃整理——电热毯、墙布、沙发布等织物的阻燃耐洗次数要求不是很高,这类产品做暂时性或半耐久性阻燃整理即可。即能耐1—15次温和洗涤,但不耐皂洗。主要有硼砂-硼酸工艺、磷酸氢二铵工艺、磷酰胺工艺、双氰胺工艺等。上述工艺应用在纯棉织物上工业化生产的不多。青岛大学纺织服装学院的SFR-203属半耐久性阻燃整理剂。 2.毛织物的阻燃整理; 羊毛具有较高的回潮率和含氨量,故有较好的天然阻燃性,但若要求更高的标准,则需进行阻燃整理。最早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸渍法,产品用于飞机上的装饰用布。这种方法阻燃效果良好,但不耐水洗。60年代后采用THPC处理,耐洗性较好,

阻燃剂的研究发展现状

第1期18纤维复合材料No.1 2012年3月FIBER COMPOSITES Mar.,2012 阻燃剂的研究发展现状 陈浩然,李晓丹 (哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036) 摘要本文分别介绍了卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂和氮系阻燃剂,从机理上分析各类阻燃剂的阻燃效果、应用效果,并指出无卤高效环保型阻燃剂的研究是今后发展方向。 关键词阻燃剂;阻燃机理;卤系阻燃剂;磷系阻燃剂;硅系阻燃剂;氮系阻燃剂;无卤环保型阻燃剂 The Recent Progress of Flame-retardants CHEN Haoran,LI Xiaodan (Harbin FRP Institute,Harbin150036) ABSTRACT This paper introduces halogen flame-retardants,phosphorous flame-retardants,siliceous flame-retardants and nitrogenous flame-retardants.Retardant effect and application effect are analyzed from retardant mechanism.It is considered that the research of halogen-free,high efficient,environmental flame-retardants will be the development trend of the flame-retardants. KEYWORDS flame-retardant;retardant mechanism;halogen flame-retardants;phosphorous flame-retardants;sili-ceous flame-retardants;nitrogenous flame-retardants;halogen-free environmental flame-retardants 1引言 由于有机聚合物材料具有独特的物理、化学性质和良好的加工性能,近几十年来,塑料、橡胶、合成纤维等聚合物材料及其制品得到蓬勃发展,获得了显著的经济效益和社会效益。但是大多数聚合物材料属于易燃、可燃材料,在燃烧时具有燃烧速度快、发热量高、产烟量大以及释放毒性气体等特点。统计表明,在火灾中造成人员伤亡的主要原因不是火,而是在燃烧中放出的这些烟雾和毒气,严重危害了人们生命和财产的安全。从而可看出,聚合物材料抑烟和阻燃的研究是同等重要的。为此如何提高合成高聚物及天然高聚物材料的阻燃性和抑制硝烟生成已成为一个急需解决的问题,具有重要的社会和经济意义[1]。 2阻燃机理分析 在研究阻燃机理之前,要先了解高聚物受热后发生热分解并燃烧的过程[2]。高聚物受热后,温度逐渐升高,一些热稳定性最差的键先开始断裂,当材料达到热分解温度时,高聚物中大多数键发生断裂,高聚物本身开始分解。高聚物最终生成的产物可能有以下几种:可燃性气体(甲烷、乙烷、乙烯等)、不燃气体或低燃烧值气体(N2、SO2、卤化氢等)、液体(熔融聚合物、预聚体及焦油)、固体(炭化物)、烟。热裂解后的可燃性产物与氧气接触发生燃烧,燃烧是按自由基链式反应进行的,包括以下四步: 链引发:RH→R·+H· 链增长:R·+O2→ROO· ROO·+RH→ROOH+R·链的支化:ROOH→RO·+OH· 2ROOH→ROO·+RO·+H 2 O 链的终止:2R·→R—R R·+OH·→ROH 2RO·→ROOR 2ROO·→ROOR+O 2 从聚合物燃烧的过程可以看出,燃烧中释放的能量会加剧这一过程。 因此,材料的阻燃可以通过以下的途径来实现,一是抑制在燃烧反应中起链增长作用的自由基,隔绝氧气;二是在固相中阻止聚合物的热分解和阻止聚合物释放出可燃气体,如接枝和交联改性或催化成炭;三是减缓生热和传热,如冷却阻燃。

纺织品阻燃整理技术的应用及发展(doc 10页)

纺织品阻燃整理技术的应用及发展(doc 10页)

浅析纺织品阻燃整理技术的应用及发展 孙文华 (河南省濮阳市中原油田消防支队,濮阳457001) 提要:阻燃理论的研究是整个阻燃技术的基础,目前国内研究人员已开始重视。一方面要研究各类纤维、织物的燃烧理论,还要研究阻燃剂在纤维上的阻燃机理。随着测试技术手段的发展,这方面的工作已成为可能。燃烧及阻燃理论研究可为寻找新型阻燃剂、确定阻燃方法、提高阻燃水平提供理论依据,具有重要的现实意义。 关键词:阻燃机理阻燃整理技术发展 近年来,世界各国因纺织品引起的火灾不断增加。我国这十几年来,平均每年发生的火灾次数为3—4万起,死亡人数2—3千人,火灾损失折款2—3亿人民币。1985年,哈尔滨天鹅饭店大火死亡十人,受伤七人,直接经济损失24.9万元;1994年,克拉玛依大火,死伤300多人,都是因纺织品燃烧引起的。 阻燃纤维的研究开发——我国阻燃纤维的研究开发起步于70年代;80年代至今,上海、吉林、山东、广东、天津、四川、北京、江苏等省市的一些科研单位、院校及工厂相继对阻燃纤维进行了小试研究,涤纶和丙纶已形成批量生产能力,但总体说来,阻燃纤维产品仍处在研究和试阶段。

一、织物阻燃剂 目前所用的阻燃剂大多是磷、卤素的有机物或有机物加无机物,个别的用高分子物,如环状芳香族磷酸酯、羟乙基四溴双酚A(涤纶);氯化聚两烯、六溴环癸烷、乙二酸(五溴苯)酯、磷酸三溴苯酯-氯化石蜡、六氯环戊二烯的二聚物等(丙纶);含增效剂的卤化物体系、有机磷化物(锦纶);氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、五氧化二锑等(腈纶)及苯氧基磷腈、噻嗡磷酸酯(粘胶)等。 1、阻燃机理: 阻燃剂与燃烧有着密切的关系。最新的观点认为燃烧应有四要素――燃料、热源、氧、链反应。而通常织物燃烧又分为三个阶段,即热分解、热引燃(自燃)、热点燃(燃烧传播),对不同的燃烧阶段的四要素彩相应的阻燃剂加以抵制,就形成了各种各样的阻燃机理及中断相阻燃机理。 对于不同的阻燃机理就产生出不同类型的阻燃剂。而不论何种阻燃剂它的阻燃机理总要设法使织物纤维制品经阻燃处理之后,可能提高其氧指数才是目的。换言之,就是使织物燃烧的临界条件不易达到而实现阻燃的效果。其中,氧指数是一个重要的参数,显然,氧指数越高,阻燃效果越好。通常,氧指数不应小于28,天津消防科研所已经研制出氧指数达到90的阻燃剂。 2、阻燃剂的分类:

磷系阻燃剂的阻燃机理

磷系阻燃剂的现状与展望 2009-12-23 11:27:21| 分类:默认分类 | 标签: |字号大中 小订阅 磷系阻燃剂的现状与展望 -------------------------------------------------------------------------------- 来源:中国化工信息网 2009年3月24日 随着高分子材料在各个领域的广泛应用,有机高分子,在给人们的生产和生活带来巨大利益的同时,也会带来了潜在的火灾安全问题。为了减少火灾的发生,世界各国都在致力于研究和应用阻燃剂及阻燃材料。所谓阻燃剂就是能够提高可燃物的难燃性或自熄性的一种助剂,是塑料助剂中仅次于增塑剂消耗量的助剂。在各类阻燃剂中,磷系阻燃剂占有重要地位,它不仅克服了含卤型阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷,同时又改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理机械性能的缺点,做到了高阻燃性、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。 1 阻燃机理及分类 1.1 磷系阻燃剂的阻燃机理 磷系阻燃剂的阻燃机理主要是形成隔离膜来达到阻燃效果,形成隔离膜的方式有2种。 (1)利用阻燃剂的热降解产物促使聚合物表面迅速脱水而炭化,进而形成炭化层。由于单质碳不进行产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧,因此,具有阻燃保护作用。磷系阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用就是通过这种方式实现的。其原因是含磷化合物热分解得到的最终产物是聚偏磷酸,而它是强脱水剂。 (2)磷系阻燃剂在燃烧温度下分解生成不挥发的玻璃状物质,它包覆在聚合物的表面,这种致密的保护层起隔离层的作用。 1.2磷系阻燃剂的分类

磷系阻燃剂根据磷系阻燃剂的组成和结构,可以分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂两大类。无机磷系阻燃剂包括红磷、磷酸铵盐和聚磷酸铵等。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯和鳞盐等。下述阐述一下几种常用磷系阻燃剂的特点。 2 无机磷系阻燃剂 无机阻燃剂历史悠久,主要是红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵等磷酸盐,受热分解出磷酸、偏磷酸和H2O等,并促进成炭覆于基材的表面起到阻燃的效果。应用于PVC、尼龙环氧树脂、聚酯和聚酰胺等,尤其是对后两类更为普遍。作为一种老牌阻燃剂,其无卤、低毒、稳定、效果持久等优势,使其在无机阻燃剂中占有很重的地位。1963年,由德国拜耳公司推出红磷阻燃剂以来,一直在研究塑料阻燃剂用红磷的稳定方法。 2.1 红磷 红磷是一种性能优良的阻燃剂,具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果,红磷在400℃受热分解,,解聚形成白磷,白磷在水汽存在下被氧化成粘性的磷的含氧酸,这类酸即覆盖于被阻燃材料表面,又促使材料表面加速脱水炭化,形成炭层。液膜和炭层可起到蓄热、阻止气体交换的作用,保护下层不再被继续氧化,起到阻燃作用。但是在实际应用中易吸潮、氧化、并放出剧毒气体,粉尘易爆炸,而其呈深红色,在与树脂混炼、模塑等加工操作过程中存在着火危险,且与树脂相容性差,不宜分散均匀,导致基材物理性能下降。为了克服这些缺点,红磷颗粒的表面改性处理成为重要研究课题之一。 在我国,由于红磷作为阻燃剂未广泛使用,故国内研制开发较少。但鉴于它有着广泛的市场前景,应引起注意和重视。由于微胶囊能保护物质免受环境影响,改变物质质量、状态或表面性能,隔离活性成分,降低挥发性和毒性等多种作用,所以将该技术应用于无机阻燃剂,就可以防止无机阻燃剂迁移、提高阻燃效果、改善热稳定性等。 目前,微胶囊技术在无机阻燃剂中的工业化应用主要是微胶囊化红磷,经包覆处理的红磷具有低烟、低毒、无卤、相容性好、物化性能优良等特点。李玉荣等研制出了一种无机和有机双层包覆红磷(即IO红磷),作为矿井用阻燃抗静电橡胶和像塑导风筒,以及矿用阻燃聚乙烯塑料棚网,均表现出良好的阻燃效果,同时,减少了卤系阻燃剂和Sb2O3的用量,降低了阻燃制品燃烧时产生的有害气体。目前商品化的品种有:ClariantWC公司的ExolitRP,Albright&Wilson公司的AMGARD和AMGARDCPC系列,AmgardCRP和AmgardGHT系列,日本的RINKA系列等。 另外红磷具有抑烟效果,可以寻找合适的消烟剂与之进行复配,火灾中抑烟比防火更重要,促进发展消烟技术。 2.2聚磷酸铵 聚磷酸铵(APP)是一种性能良好的无机磷阻燃剂,是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域。APP的P-N阻燃元素含量高、热稳定性好,产品近乎于中性;另外价廉、毒性低、阻燃性能持久,可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。另外,聚磷酸是强脱水剂,可使聚合物脱水炭化形成炭层,隔绝聚合物与氧气的接触,在固相起阻止燃烧的作用。

两种有机磷阻燃剂在真丝织物上的应用比较

https://www.360docs.net/doc/409391750.html, Comparison of two Organophosphorus Flame Retardant for Silk Fabrics GUAN Jinping CHEN Guoqiang School of Material Engineering, Soochow University, Suzhou (215021) E-mail:helengjp@https://www.360docs.net/doc/409391750.html, Abstract Flame resistance finishing of silk fabrics is still challenging.N-Methylol dimethylphosphonopropionamide(MDPA),known as “Pyrovatex CP” commercially, was applied onto silk fabrics in our previous research, but it has some shortcomings ,such as causing yellowish, degradation of breaking strength etc. In this research, we applied a self-prepared novel reactive organophosphorus flame retardant named diethyl-2-(methacryloyloxyethyl) phosphate (DEMEP) onto silk fabrics. We explored the process of the two flame retardants onto silk fabrics. After flame resistance treatment, we compared the flame resistance effect of the two retardants by LOI, char length, laundry cycles. The toxicity was investigated by measuring the release of formaldehyde. We also explored the physical and chemical properties of the two flame resistance samples, such as whiteness, strength, permeability and hygroscopy. Key words: Silk; Flame resistance; Flame retardant; Pyrovatex CP INTRODUCTION According to fire statistics, about 50 % of fires are caused by textiles in the world [1]. Silk fabric is widely used as pajamas, domestic decoration materials for its luster, soft handle,

有机磷酸酯阻燃剂

一种大分子有机磷酸酯阻燃剂的合成 1 前言 以往对高分子材料的阻燃多使用卤系阻燃剂,然而近年来要求阻燃材料不仅能降低火焰蔓延的速度,而且在燃烧时所产生的烟、毒气和腐蚀性气体要少,于是无卤素阻燃材料及技术的开发盛行起来。其中不含卤素的磷酸酯系化合物发展很快,已知有三苯磷酸酯、磷酸三甲苯酯、齐聚物型的缩合磷酸酯。可是这些磷酸酯系化合物挥发性大,耐热性低,其阻燃性能及其配合树脂材料的机械性能方面都需要改善。近年来随着阻燃法规的强化,要求进一步提高阻燃材料的性能,希望开发可能克服以往低分子磷酸酯缺点的大分子磷酸酯阻燃剂的呼声十分强烈。本文介绍的大分子磷酸酯是具有多芳基含硅的双磷酸酯,不仅具有优异的阻燃性,而且有热稳定性高、挥发性低、与树脂相容性好、对加工性能无影响、耐久、耐光、耐水等优点,同时还兼有稳定剂及颜料等添加助剂的分散剂的作用,可广泛使用于热塑性和热固性树脂的阻燃。本文介绍的这种大分子有机磷酸酯合成路线的工艺条件要求低,实用,有发展前景。 2 合成路线 合成这种大分子多芳基含硅双磷酸酯的反应分为二步。第一步,在非活性溶剂中,在胺同时存在下,由对苯二酚与二芳基磷酸氯化物反应生成式(1)的化合物: 第二步,在非活性溶剂和胺的存在下,由式(1)所示的化合物与二芳基硅烷反应, 即可生成(2)式所示的多芳基含硅双磷酸酯大分子化合物。 2.1 合成操作要点 在有搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的玻璃反应器中,加入非活性溶剂及三乙胺适量,再加对苯二酚,在室温搅拌下滴入二芳基磷酸氯化物,在规定时间内滴加完毕,然后在室温下熟化反应一定时间,即完成第一步反应。此后进行过滤,脱除溶剂,即得结晶。将此结晶及NaOH溶于适量水中,过滤不溶物后,在母液中加适量盐酸,使产生结晶,再过滤,即得结晶,进行元素分析,结果如表1所示。测定熔点为82度。

织物阻燃剂合成实验报告

实验二、织物阻燃整理剂的合成及应用实验 实验目的 掌握硼酸甘油酯及二乙醇基磷酰氯的合成方法,及两种中间体合成硼酸双甘基双二乙醇基磷酰氯的合成方法。 文献综述 近年来,由于城市建筑更为密集,人口密度增大,各种建筑材料、装饰材料用量急剧增大,火灾引起的人员伤亡和财产损失呈上升趋势。火灾已成为最经常、最普遍地威胁公共和社会发展的主要灾害之一。此外,根据数据统计,火灾中的伤亡事故,有80%左右是由于火灾前期材料热解时产生的有毒气体和烟雾使人窒息无法逃生所造成的。因此,在提高材料阻燃性的同时,应尽量减少热裂解或燃烧生成的有毒气体和烟量。研究清洁、高效、与材料相容性好的无卤阻燃剂成为阻燃材料发展的重中之重。 随着各类民用和产业用纺织品的消费量迅速增加,特别是各种室内装饰、舱内装饰织物和床上用品的需求量日益增加,由纺织品引起的火灾也不断增加。本世纪60年代日本、欧美等发达国家对纺织品的阻燃整理提出了要求,并制定了各类纺织品的阻燃标准,我国也制定了相应的阻燃标准、明确提出了阻燃制品的测试方法和技术指标,对纺织阻燃的质量控制提供了保证。在应用方面,从纺织品的种类和适用场所限制非阻燃织物。 四、阻燃机理 1覆盖层理论:阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层,具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出,起到阻燃作用。 2不燃气体理论:阻燃剂受热分解出不燃气体,将纤维素分解出来的可燃气体浓度冲淡到燃烧下限以下。 3吸热理论:阻燃剂在高温下,发生吸热反应,降低温度阻止燃烧蔓延。

此外,织物整理后能将热量迅速传出,致使纤维素达不到着火燃烧的温度。 4化学反应论(催化脱水论):阻燃剂在高温下,作为路易斯酸与纤维素发生反应,使纤维催化脱水炭化,减少可燃气体的产生。 五、阻燃整理方法 1浸轧焙烘法:阻燃整理工艺中应用最广的一种工艺。工艺流程为浸轧-预烘-焙烘-后处理。浸轧液一般由阻燃剂、催化剂、树脂、润湿剂和柔软剂组成,配制成水溶液或乳液进行整理。 2浸渍-烘燥法:又称吸尽法。是将织物在阻燃液中浸渍一定时间后,再干燥焙烘使阻燃液被纤维聚合体吸收。 3有机溶剂法:该法是使用非水溶性的阻燃剂,其优点是阻燃整理时的能耗低。但在实际操作中,要注意溶剂的毒性和燃烧性。 4涂布法:将阻燃剂混入树脂内,靠树脂的粘合作用使阻燃剂固着在织物上。根据机械设备的不同分为刮刀涂布法和浇铸涂布法。 我国纺织品阻燃的发展趋势 1.加强阻燃纤维的开发和研究 目前,以对织物进行后整理而获得具有阻燃性持久及赋予高性能、多功能等特点的阻燃纺织品及其加工工艺是阻燃纤维发展的方向和趋势。但目前我国生产和使用最多的是阻燃整理织物,包括纯棉、纯涤纶、纯毛、涤棉和各种混纺的耐久性阻燃织物和纯棉、粘胶、纯涤纶非耐久性洗涤阻燃织物,阻燃纤维织物的生产和使用量很少,年产量只有100吨左右。随着人民生活与环境条件的不断改善,人们对阻燃纺织品性能要求越来越高,应投入力量和资金加大阻燃纤维的开发。 2.加强阻燃纺织品多功能化的研究 目前多数阻燃纤维或织物仅具有阻燃功能,不能满足某些部门的特殊要求,如阻燃拒水、阻燃拒油、阻燃抗静电,发展阻燃多功能产品势在必行。如在生产方法上采用多种形式相结合,对阻燃纤维织物进行防水、拒油整理;采用阻燃纤维纱与导电纤维交织以生产抗静电的阻燃纤维;利用阻燃纤维与高性能纤维进行混纺交织生产耐高温织物;采用阻燃纤维与棉粘胶等纤维混纺以改善最终产品舒适性并降低成本等。

阻燃剂的发展趋势

阻燃剂的发展趋势 随着现代工业的不断发展,塑料、橡胶、合成纤维等高分子材料得到广泛的应用。然而,这些有机高分子化合物绝大多数都是可燃的,且燃烧时可产生大量致命的有毒气体。为解决这一难题、提高合成材料的抗燃性,最有效的方法是加入阻燃剂。对此,以阻燃为目的阻燃剂研究及材料阻燃技术近几年得到长足发展,至今天已成为世界工业体系的重要组成部分之一。本文将阐述阻燃剂的现状和发展趋势。 1 我国阻燃剂发展现状 我国阻燃剂生产在塑料助剂中, 是仅次于增塑二、各类阻燃剂的现状研究剂的第二大行业, 产量逐年增加, 市场不断扩大。自1960 年起开始研制和生产阻燃剂以来, 到目前为止, 我国阻燃剂总生产能力约15 万t/a , 从事阻燃剂研究的研制单位有50 多家, 阻燃剂品种有120 多种, 生产单位150 多家。近几年来, 我国阻燃剂工业发展迅速, 比如最重要的添加型溴系阻燃剂十溴二苯醚(DBDPO)的销量1999 年为7000t/a , 2000 年为9000t/a , 2001 年为13500t/a。增长幅度逐年增大,其它卤系中的另一个重要成员氯蜡系列也有很大增长。还有磷系(包括无机磷类和有机磷酸酯类)和无机系[ 主要是Al2 (OH)3 、Mg (OH)2 和助阻燃剂Sb2O3 等] 的市场也在不断扩大。但是, 按阻燃塑料制品占塑料总用量的比例来看, 与美国相比差距还很大。美国的比例为40 %, 而我国还不到1 %, 即使考虑到美国的经济总量为我国的10 倍, 我们也还有很大的扩展空间。 我国的阻燃剂以卤系阻燃剂为主, 占整个阻燃剂的80 %以上, 其中氯系(主要是氯化石蜡)占69 %, 并有出口;但溴系不足, 每年仍需进口;作为无污染、低毒的无机系仅占阻燃剂的17 %, 其中有一半为三氧化二锑, 而氢氧化铝、氢氧化镁还不到10 %。主要阻燃剂品种有42 型、52 型氯化石蜡, 还有少量的70 型氯化石蜡、多溴二苯醚、六溴醚、八溴醚、聚2 , 6-二溴苯醚、四溴双酚A 及其齐聚物、磷酸烷(芳)基酯、氯(溴)化磷酸醋、氢氧化铝(镁)、三氧化二锑、红磷等。我国阻燃剂比例与世界发达国家和地区相比, 消费结构差距甚大, 目前国

纺织品阻燃整理技术的应用与发展

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浅析纺织品阻燃整理技术的应用及发展 孙文华 (河南省濮阳市中原油田消防支队,濮阳457001) 提要:阻燃理论的研究是整个阻燃技术的基础,目前国内研究人员已开始重视。一方面要研究各类纤维、织物的燃烧理论,还要研究阻燃剂在纤维上的阻燃机理。随着测试技术手段的发展,这方面的工作已成为可能。燃烧及阻燃理论研究可为寻找新型阻燃剂、确定阻燃方法、提高阻燃水平提供理论依据,具有重要的现实意义。 关键词:阻燃机理阻燃整理技术发展 近年来,世界各国因纺织品引起的火灾不断增加。我国这十几年来,平均每年发生的火灾次数为3—4万起,死亡人数2—3千人,火灾损失折款2—3亿人民币。1985年,哈尔滨天鹅饭店大火死亡十人,受伤七人,直接经济损失24.9万元;1994年,克拉玛依大火,死伤300多人,都是因纺织品燃烧引起的。 阻燃纤维的研究开发——我国阻燃纤维的研究开发起步于70年代;80年代至今,上海、吉林、山东、广东、天津、四川、北京、江苏等省市的一些科研单位、院校及工厂相继对阻燃纤维进行了小试研究,涤纶和丙纶已形成批量生产能力,但总体说来,阻燃纤维产品仍处在研究和试阶段。 一、织物阻燃剂

目前所用的阻燃剂大多是磷、卤素的有机物或有机物加无机物,个别的用高分子物,如环状芳香族磷酸酯、羟乙基四溴双酚A(涤纶);氯化聚两烯、六溴环癸烷、乙二酸(五溴苯)酯、磷酸三溴苯酯-氯化石蜡、六氯环戊二烯的二聚物等(丙纶);含增效剂的卤化物体系、有机磷化物(锦纶);氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、五氧化二锑等(腈纶)及苯氧基磷腈、噻嗡磷酸酯(粘胶)等。 1、阻燃机理: 阻燃剂与燃烧有着密切的关系。最新的观点认为燃烧应有四要素――燃料、热源、氧、链反应。而通常织物燃烧又分为三个阶段,即热分解、热引燃(自燃)、热点燃(燃烧传播),对不同的燃烧阶段的四要素彩相应的阻燃剂加以抵制,就形成了各种各样的阻燃机理及中断相阻燃机理。 对于不同的阻燃机理就产生出不同类型的阻燃剂。而不论何种阻燃剂它的阻燃机理总要设法使织物纤维制品经阻燃处理之后,可能提高其氧指数才是目的。换言之,就是使织物燃烧的临界条件不易达到而实现阻燃的效果。其中,氧指数是一个重要的参数,显然,氧指数越高,阻燃效果越好。通常,氧指数不应小于28,天津消防科研所已经研制出氧指数达到90的阻燃剂。 2、阻燃剂的分类: 针对不同的阻燃机理,就产生了不同的阻燃剂。如无机阻燃剂主

磷系阻燃剂的阻燃机理

磷系阻燃剂的现状与展望2009-12-23 11:27:21| 分类:默认分类| 标签:|字号大 中 小订阅 磷系阻燃剂的现状与展望 -------------------------------------------------------------------------------- 来源:中国化工信息网2009年3月24日 随着高分子材料在各个领域的广泛应用,有机高分子,在给人们的生产和生活带来巨大利益的同时,也会带来了潜在的火灾安全问题。为了减少火灾的发生,世界各国都在致力于研究和应用阻燃剂及阻燃材料。所谓阻燃剂就是能够提高可燃物的难燃性或自熄性的一种助剂,是塑料助剂中仅次于增塑剂消耗量的助剂。在各类阻燃剂中,磷系阻燃剂占有重要地位,它不仅克服了含卤型阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷,同时又改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理机械性能的缺点,做到了高阻燃性、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。 1 阻燃机理及分类 1.1 磷系阻燃剂的阻燃机理 磷系阻燃剂的阻燃机理主要是形成隔离膜来达到阻燃效果,形成隔离膜的方式有2种。 (1)利用阻燃剂的热降解产物促使聚合物表面迅速脱水而炭化,进而形成炭化层。由于单质碳不进行产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧,因此,具有阻燃保护作用。磷系阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用就是通过这种方式实现的。其原因是含磷化合物热分解得到的最终产物是聚偏磷酸,而它是强脱水剂。 (2)磷系阻燃剂在燃烧温度下分解生成不挥发的玻璃状物质,它包覆在聚合物的表面,这种致密的保护层起隔离层的作用。 1.2磷系阻燃剂的分类 磷系阻燃剂根据磷系阻燃剂的组成和结构,可以分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂两大

阻燃剂应用

主要适用于有阻燃需求的塑料,延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使其点燃时间增长,点燃自熄,难以点燃。 一般如PP、PA、PE、PS、ABS、EVA及PET、PBT等易燃的高分子塑料在特殊用途中都需要添加阻燃剂。 目前,以对织物进行后整理而获得具有阻燃性持久及赋予高性能、多功能等特点的阻燃纺织品及其加工工艺是阻燃纤维发展的方向和趋势。但目前我国生产和使用最多的是阻燃整理织物,包括纯棉、纯涤纶、纯毛、涤棉和各种混纺的耐久性阻燃织物和纯棉、粘胶、纯涤纶非耐久性洗涤阻燃织物,阻燃纤维织物的生产和使用量很少,年产量只有100吨左右。 氢氧化镁阻燃剂应用领域:广泛应用于聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乙烯、三元乙丙橡胶及不饱和聚酯中,是煤矿用输送带、通风管道、电线电缆护套、阻燃铝塑板、阻燃塑胶地板、防火涂料的低烟无卤阻燃剂、抑烟剂、填充剂、电器材料、光缆通讯材料等。 氢氧化铝( ATH )广泛应用于各种聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、PVC、涂料、聚氨酪、弹性体、橡胶、不饱和聚酯、聚氯乙烯等树脂制品中。 氧化锑广泛应用于各种塑料、合成纤维、纺织品等领域。 红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵等磷酸盐,应用于PVC、尼龙环氧树酯、聚酯和聚酰胺等。无机磷系的APP主要应用于膨胀型防火材料,它易溶于水,对它进行包覆以提高它的耐水性,包覆后的APP可应用于更多的树脂的阻燃。磷酸酯的代表品种有磷酸三甲苯酯

( TCP ) 、三苯膦( TPP ) 等,多为单分子型,主要用于电缆、电线、工程塑料的阻燃。膦酸酯类的代表品种有:甲基膦酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、加工合成的含磷杂菲结构的等,广泛应用于环氧树脂、聚氨酯泡沫、P E T聚酯的阻燃。聚磷酸铵近年来广泛用于塑料、橡胶、纤维作阻燃处理剂;还可用于配制膨胀性防火涂料,用于船舶、火车、电缆及高层建筑的防火处理;也用于生产干粉灭火剂,用于煤田、油井、森林大面积灭火;此外,还可作肥料用。 氮系阻燃剂主要被应用于环氧树酯PVC、PA 、纺织、涂料、PP、聚氯乙烯、A BS等方面的阻燃。 由于硼酸盐类阻燃剂主要应用于高层建筑的橡胶制品配件、电梯、电缆、电线、塑料护套、临时建筑、军用制品、塑料、电视机外壳和零部件、船泊涂料及合成纤维制品等。硼酸锌可应用于聚氯乙烯、聚酯、聚丙烯腈、ABC 树脂、环氧树脂以及橡胶、涂料、纤维织物的阻燃处理。我国已陆续应用于阻燃橡胶制品、胶带、胶管、阻燃涂料蓬帆布、阻燃玻璃钢瓦、阻燃电线电缆、阻燃电器元件、阻燃防锈涂料等。 溴系类阻燃剂广泛应用于聚烯烃、聚酯、电线、纺织品、ABS 等物质的阻燃。溴化环氧树脂被广泛地应用于PBT、PET、ABS、尼龙-66等工程塑料、热塑性塑料以及PC/ABS塑料合金的阻燃处理中。 水滑石可广泛应用于塑料、橡胶、涂料等领域。

阻燃剂的现状和发展趋势_陈建兵

阻燃剂的现状和发展趋势 陈建兵 (池州学院化学与食品科学系,安徽池州247000) 摘要:从燃烧机理和阻燃机理以及主要研究现状方面介绍了阻燃剂,并就未来阻燃剂的研究方向进行了探讨。 关键词:阻燃剂;燃烧;发展 中图分类号:TQ314124+ 8 文献标志码:A 文章编号:1005-8141(2008)05-0559-02 Development and Situation o f Flame Retardant CHEN Jian-bin (Department of Chemistry and Food Science,Chizhou College,Chizhou 247000,China) Abstract:The mechanism of combustion were introduced briefly in the text,and introduced the mechanism of flame and the situation of re -search,predicted the develop ment of flame retardant in the future. Key words:flame retardant;combusti on;development 收稿日期:2008-04-17;修订日期:2008-05-15 基金项目:安徽省教育厅自然基金(编号:KJ 2006B156;KJ2008B177)。 作者简介:陈建兵(1980-),男,硕士,讲师,主要从事水性高分子与无机非金属材料研究。 阻燃剂是合成高分子材料加工的重要助剂之一,其功能是使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性。随着科学进步与环境保护意识的提高,人们不但开发出性能更好的阻燃剂,而且对阻燃剂自身与使用过程中的环境保护问题也提出了更为严格的要求。阻燃剂的无卤化、低毒化、复合化、抑烟化已经成为21世纪阻燃剂整体发展趋势,因此我国的阻燃剂发展具有广阔的发展前景[1] 。本文就未来阻燃剂研究的方向进行了探讨。1 燃烧机理 聚合物燃烧是一个极其复杂的热氧化过程,导致燃烧过程进行的基本要素是:热、氧和可燃物。其燃烧可分为5个阶段:受热、热降解、着火、燃烧和扩散,在燃烧过程中产生含有大量的高能自由基HO -,如果空气流通,燃烧就会越来越剧烈,但只要降低HO -自由基的浓度或切断氧的供应,就可以达到阻燃的目的,主要有:1降低着火点,防止聚合物降解出自由基;o隔绝空气;?捕获活性极大的HO -自由基,阻止火焰的蔓延。 2 阻燃机理 卤素阻燃剂的阻燃机理:卤素在燃烧时能生成卤化氢,卤化氢是一种自由基的捕捉剂。它能捕捉促进高分子化合物燃烧反应的HO -自由基,从而使火焰减 小,达到阻燃效果。 磷系阻燃剂的阻燃机理:磷化物不论是固相还是液相都有很好的阻燃效果,这是因为磷化物在火焰中产生这样的反应过程:磷酸)偏磷酸)聚偏磷酸,由于生成的磷酸层不挥发的保护,隔绝了空气,产生了阻燃效果。另一个原因是产生聚偏磷酸,具有强力的脱水作用,使有机物炭化,而炭化膜也起到了隔绝空气的效果。 锑系阻燃剂的相乘效应:单独使用锑的氧化物并没有阻燃效果,但与卤素阻燃剂相配合,就使其效果增大,人们把这种效应称为/相乘效应0,把锑的氧化物称为助阻燃剂,卤素与三氧化二锑的相乘效应,其机理可认为是由于聚合物在固相的脱水作用引起了炭化,捕捉在气象的自由基,使自由基停止连锁反应,即卤素与三氧化锑反应生成卤素化锑;在245)564e ,随着温度的上升,各阶段连续生成的三氯化锑(气态),在气相时能起到自由基捕捉剂的作用。 氧化铝水合物的阻燃剂机理:一般认为氧化铝水合物受热时,失水变成氧化铝的反应是失水,使燃烧温度降低,当周围温度下降到200)300e 时,它完全失水变成无水氧化铝,可稀释聚合物受热分解后放出的可然性气体,同时还可以吸收凝聚炭的极小微粒,即起消烟阻燃作用。3 阻燃剂的研究现状 自从1908年Engelard G A 等用天然橡胶与氯气反应制得了阻燃氯化橡胶,开创了以化学方法阻燃高聚物的先河以来,特别是近40年高分子工业迅速发展的需求,阻燃技术得到迅速的发展,开发出许多高效的、 # 559#资源开发与市场Res ource Development &Market 200824(6) #资源与环境#

纺织品阻燃整理技术的应用及发展

浅析纺织品阻燃整理技术的应用及发展 孙文华 (河南省濮阳市中原油田消防支队,濮阳457001) 提要:阻燃理论的研究是整个阻燃技术的基础,目前国内研究人员已开始重视。一方面要研究各类纤维、织物的燃烧理论,还要研究阻燃剂在纤维上的阻燃机理。随着测试技术手段的发展,这方面的工作已成为可能。燃烧及阻燃理论研究可为寻找新型阻燃剂、确定阻燃方法、提高阻燃水平提供理论依据,具有重要的现实意义。 关键词:阻燃机理阻燃整理技术发展 近年来,世界各国因纺织品引起的火灾不断增加。我国这十几年来,平均每年发生的火灾次数为3—4万起,死亡人数2—3千人,火灾损失折款2—3亿人民币。1985年,哈尔滨天鹅饭店大火死亡十人,受伤七人,直接经济损失24.9万元;1994年,克拉玛依大火,死伤300多人,都是因纺织品燃烧引起的。 阻燃纤维的研究开发——我国阻燃纤维的研究开发起步于70年代;80年代至今,上海、吉林、山东、广东、天津、四川、北京、江苏等省市的一些科研单位、院校及工厂相继对阻燃纤维进行了小试研究,涤纶和丙纶已形成批量生产能力,但总体说来,阻燃纤维产品仍处在研究和试阶段。 一、织物阻燃剂

目前所用的阻燃剂大多是磷、卤素的有机物或有机物加无机物,个别的用高分子物,如环状芳香族磷酸酯、羟乙基四溴双酚A(涤纶);氯化聚两烯、六溴环癸烷、乙二酸(五溴苯)酯、磷酸三溴苯酯-氯化石蜡、六氯环戊二烯的二聚物等(丙纶);含增效剂的卤化物体系、有机磷化物(锦纶);氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、五氧化二锑等(腈纶)及苯氧基磷腈、噻嗡磷酸酯(粘胶)等。 1、阻燃机理: 阻燃剂与燃烧有着密切的关系。最新的观点认为燃烧应有四要素――燃料、热源、氧、链反应。而通常织物燃烧又分为三个阶段,即热分解、热引燃(自燃)、热点燃(燃烧传播),对不同的燃烧阶段的四要素彩相应的阻燃剂加以抵制,就形成了各种各样的阻燃机理及中断相阻燃机理。 对于不同的阻燃机理就产生出不同类型的阻燃剂。而不论何种阻燃剂它的阻燃机理总要设法使织物纤维制品经阻燃处理之后,可能提高其氧指数才是目的。换言之,就是使织物燃烧的临界条件不易达到而实现阻燃的效果。其中,氧指数是一个重要的参数,显然,氧指数越高,阻燃效果越好。通常,氧指数不应小于28,天津消防科研所已经研制出氧指数达到90的阻燃剂。 2、阻燃剂的分类: 针对不同的阻燃机理,就产生了不同的阻燃剂。如无机阻燃剂主要

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