阻燃剂
阻燃剂
阻燃剂阻燃剂是一种广泛应用于工业生产和建筑领域的化学物质，其主要功能是减缓和阻止火焰蔓延的能力。
它在现代社会中扮演着重要的角色，能够保护人们的生命和财产安全。
本文将从阻燃剂的定义、分类、应用和未来发展等方面进行探讨。
阻燃剂是指能够延缓或阻止火焰的蔓延的一类化学物质。
它的作用机制主要有两个方面：一是通过化学反应发生，形成难以燃烧的物质，阻止火焰的进一步蔓延；二是通过降低可燃物的燃烧温度，使其处于不燃或难以燃烧的状态。
阻燃剂根据其化学性质和作用机制可以分为几类：物理阻燃剂、气相阻燃剂和增强剂等。
物理阻燃剂主要依靠物理隔离和热稳定性等特性来阻止火焰的传播。
其常见的应用包括阻燃布料、阻燃车内装饰材料等。
气相阻燃剂是一种能够降低燃烧物质的火焰传播速度和燃烧热量的化学物质，如溴化物和氯化物等。
这些化合物能够与火焰中的自由基发生反应，并抑制其传播，从而起到阻止火焰蔓延的作用。
增强剂则是在其它材料中加入一定的阻燃剂，提高材料的阻燃性能。
这种方法不仅可以改善材料的阻燃性能，还可以降低成本，提高生产效率。
阻燃剂在各个领域中有着广泛的应用。
在建筑领域中，阻燃剂常被用于制造防火门、防火墙、防火涂料等防火设施。
这些设施的存在可以有效地遏制火势蔓延，保证人们的生命安全。
在电子和电气设备领域中，阻燃剂被广泛用于制造电线、电缆和电子元件等产品。
这些产品经过阻燃处理后，即使在发生火灾时也能够减少火灾的蔓延速度，降低火灾造成的损失。
此外，在交通运输领域中，阻燃剂常用于汽车内饰、船舶的建造以及飞机材料的选择等，以提高交通工具的阻燃性能，确保乘客的安全。
随着科技的不断发展，阻燃剂也在不断创新和发展。
研究人员正在努力寻找更加高效、环保和安全的阻燃剂。
一些新材料的开发和应用也为阻燃剂的发展带来了新的机遇。
尽管阻燃剂在火灾控制方面起到了重要的作用，但是仍然存在一些问题和挑战。
例如，一些阻燃剂对环境和人体健康可能产生不良影响。
因此，在未来的发展中，需要更加谨慎地选择和使用阻燃剂，确保其符合环保和健康安全的要求。
阻燃剂国标
阻燃剂国标阻燃剂，作为一种能够赋予易燃材料难燃性、自熄性或消烟性的功能性助剂，在多个领域如建筑、交通、电子、纺织等都有着广泛的应用。
为了确保阻燃剂的安全性和有效性，各国都制定了相应的标准来规范其生产和使用。
一、阻燃剂国标概述阻燃剂国标是指由国家标准化管理委员会或其他相关机构制定并发布的，关于阻燃剂产品的一系列技术标准。
这些标准通常包括阻燃剂的分类、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存等方面的规定。
国标的制定旨在确保阻燃剂产品的安全性、稳定性和环保性，同时促进阻燃剂行业的健康发展。
二、阻燃剂国标的主要内容1. 分类与命名：国标首先对阻燃剂进行了分类，根据不同的使用场景和化学成分，将阻燃剂分为多个类别。
同时，为了便于管理和使用，国标还对阻燃剂进行了统一的命名规则。
2. 技术要求：这部分是国标的核心内容，详细规定了阻燃剂应满足的各项性能指标，如外观、密度、熔点、闪点、热稳定性、阻燃性能等。
这些指标是评价阻燃剂质量的重要依据，也是生产厂家必须达到的标准。
3. 试验方法：国标提供了用于测定阻燃剂性能指标的试验方法，包括试样的制备、试验条件、试验步骤以及结果判定等。
这些试验方法具有可操作性和可重复性，能够确保测试结果的准确性和可靠性。
4. 检验规则：国标规定了阻燃剂的检验规则，包括检验分类、检验项目、抽样方法、判定规则等。
这些规则为阻燃剂的质量监督提供了依据，有助于确保市场上销售的阻燃剂产品符合国标要求。
5. 标志、包装、运输和贮存：国标对阻燃剂的标志、包装、运输和贮存等方面也做了详细规定。
这些规定旨在确保阻燃剂在运输和贮存过程中的安全性和稳定性，防止因不当操作而导致的质量问题或安全事故。
三、阻燃剂国标的重要性1. 保障人身财产安全：阻燃剂广泛应用于各种易燃材料中，其质量直接关系到这些材料的阻燃性能。
如果阻燃剂质量不达标，将会导致易燃材料的阻燃性能下降，从而增加火灾发生的风险。
因此，阻燃剂国标的制定和实施对于保障人身财产安全具有重要意义。
阻燃剂-
Br Br
Br
Br Br
O
Br
Br
Br Br
Br
四溴双酚A
(TEBA或TBBPA)，又叫4,4-异亚丙基双(2,6-二溴苯酚)。四 溴双酚A是多种用途的阻燃剂，可作为添加型阻燃剂，又可 作为反应型阻燃剂。作为添加型阻燃剂，可用于抗冲击聚苯 乙烯、ABS树脂、AS树脂及酚醛树脂等。
Br
Br
CH3
HO
常见高聚物燃烧后的烟雾组成
二、部分抑烟剂的抑烟和消烟原理 塑料消烟的基本原理为加入无机消烟剂，改变塑料的
降解方式，抑制炭微粒的形成，使之形成焦炭，并吸收 有毒气体。 抑烟剂概念：能有效减少发烟量和烟密度的一种添加剂。 1、PVC中HCl脱除后，多烯碳骨架的裂解阶段才有热和 烟释放。金属化合物的加入都不同程度地起到了促进 HCl脱除和抑制碳骨架裂解的双重作用。抑制碳骨架裂 解会减少烃类挥发物的生成量，进而减少作为燃料不完 全燃烧产物的烟的产量，从而起到阻燃和抑烟的双重作 用。 2、氢氧化铝受热脱水生成的Al2O3有较大的表面积，能 吸附烟核和烟颗粒，起到消烟作用。
SSSbbb22O2OO333
++ +
222HHHXXX
22SbOX 2SbOX
++ +
HH2H2OO2O
22SSbbOOXX++ 22HHXX 2SbOX + 2HX
5SbOX
5SbOX
270-275℃
5SbOX
Sb4O5X2
Sb4O5X2 405-475℃
Sb4O5X2
11Sb2O3X2
11Sb2O3X2
缩合过程中作为一个组分参加反应，并以化学键的形式
阻燃剂基础知识介绍
（二）微细化、抑烟性和耐热性是无机阻燃剂发 展方向。
（三）阻燃剂的开发向复合增效体系发展。
理想阻燃剂应具备如下性质：
阻燃效率高，添加量少， 无毒无烟，环境友好， 热稳定性好，便于加工，使用方便， 使用面广，对被阻燃物性能影响小， 便于回收，价格便宜。
影响聚合物燃烧的主要因素
1、 聚合物的热分解特性 2、 燃烧温度和着火温度 3、 燃烧热 4、 氧气浓度
截断燃烧的5个阶段的任一阶段都能达到阻燃 的目的，但最好使燃烧在萌芽状态就被制止，即 截断某一阶段来源或中断连锁反应，停止游离基 的产生。
阻燃机理有多种，分述如下：
1、 保护膜机理 2、 不燃性气体机理 3、 冷却机理 4、 终止链锁反应机理 5、 协同作用机理
阻燃剂具备的基本条件：
1、阻燃剂不损害高分子材料的物理机械性能， 即阻燃剂加入后，不降低热变形温度、机械强度 和电气特性。 2、具有耐候性和持久性，进行阻燃加工的塑料 制品都是准备长期使用的物品，因此阻燃效果不 能在制品使用 中消失。 3、无毒或低毒。 4、价格低廉，阻燃剂在制品中的添加量有增多 的倾向，所以价格要求低廉。
阻燃剂基础知识介绍
阻燃剂的概念
塑料、橡胶、纤维都是有机化合物，均 具有可燃性，极易在一定条件下燃烧。
阻燃剂是一种能防止材料被引燃或抑制 火焰传播的助剂。
在 全 球 的 火 灾 死 亡 事 故 中 有 80 ％ 左 右是由于有毒气体或烟的窒息造成的。
因此在阻燃剂的研究开发领域中， “阻燃”和“抑烟”是相辅相成的。也就 是说，“阻燃”的含义包括抑烟。
（2）隔热焦炭层
阻燃剂在燃烧温度下可使材料表面脱水炭化，形成一 层多孔性隔热焦炭层，从而阻止热的传导，起立即分解出不燃性气体， 稀释可燃性气体和冲淡燃烧区氧的浓度，阻止燃烧 发生。
新型阻燃剂种类
新型阻燃剂种类
新型阻燃剂主要有以下几种种类：
1.硅酸盐类阻燃剂：硅酸盐类阻燃剂是目前应用最广泛的一
类阻燃剂，常见的有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸铵铝、氧化镁等。
它们通过在高温下分解释放出多水，吸收热量，稀释燃烧
气体，阻碍火焰蔓延，具有优异的阻燃性能。
2.溴系阻燃剂：溴系阻燃剂主要包括溴化物和溴代磷酸酯两
大类。
溴化物类阻燃剂具有优异的阻燃性能，但由于其对环境
的潜在危害，逐渐受到限制。
而溴代磷酸酯类阻燃剂具有良好
的阻燃效果和较低的毒性，是目前广泛应用的一类阻燃剂。
3.氮磷系阻燃剂：氮磷系阻燃剂具有极高的热稳定性和阻燃
性能，可溶于有机溶剂中，广泛应用于塑料、橡胶等材料阻燃。
常见的氮磷系阻燃剂有磷酸铵盐、磷氮包合物等。
4.无机填料类阻燃剂：无机填料类阻燃剂主要包括纳米氧化镁、纳米二氧化硅、纳米氢氧化铝等。
它们具有高温稳定性和
优异的防火性能，能够有效降低材料的燃烧速度和火焰蔓延。
5.有机阻燃剂：有机阻燃剂主要包括含磷阻燃剂、含氮阻燃剂、含硅阻燃剂等。
这些阻燃剂通过阻碍燃烧链反应，减缓材
料的燃烧速度，具有良好的阻燃效果。
阻燃剂的分类
阻燃剂的分类阻燃剂是一种能够降低或阻止材料燃烧的物质。
根据其化学性质和作用机制的不同，阻燃剂可以分为几个主要的分类。
1. 水合物阻燃剂水合物阻燃剂是指在材料中引入一定量的水合物，通过吸热蒸发的方式来抑制燃烧。
水合物阻燃剂主要包括氢氧化铝、氢氧化镁等。
这些水合物在高温下分解释放出水分，从而吸收大量热量，降低材料的燃烧温度，延缓火势蔓延。
2. 氮磷阻燃剂氮磷阻燃剂是指含有氮元素和磷元素的化合物，通过生成惰性气体和形成炭化层来抑制燃烧。
氮磷阻燃剂可以分为有机氮磷阻燃剂和无机氮磷阻燃剂两大类。
有机氮磷阻燃剂主要包括氰酸酯、三聚氰胺磷酸盐等，而无机氮磷阻燃剂主要包括氮磷酸铵、氮磷酸铵铵盐等。
这些阻燃剂在高温下分解生成惰性气体，形成炭化层覆盖在材料表面，从而隔绝氧气，防止燃烧的继续进行。
3. 溴系阻燃剂溴系阻燃剂是指含有溴元素的化合物，通过阻止自由基链反应来抑制燃烧。
溴系阻燃剂主要包括溴化物、溴代聚苯醚等。
这些阻燃剂在高温下分解生成溴自由基，通过与燃烧过程中产生的自由基反应，抑制燃烧链反应的进行，从而达到阻燃的目的。
4. 磷氮阻燃剂磷氮阻燃剂是指含有磷元素和氮元素的化合物，通过生成磷氮炭层来抑制燃烧。
磷氮阻燃剂主要包括磷氮酸酯、磷氮酸铵等。
这些阻燃剂在高温下分解生成磷氮炭层，覆盖在材料表面，形成物理屏障，阻止燃烧的进行。
5. 硅系阻燃剂硅系阻燃剂是指含有硅元素的化合物，通过形成硅化层来抑制燃烧。
硅系阻燃剂主要包括硅酸盐、硅酸铝等。
这些阻燃剂在高温下分解生成硅化层，覆盖在材料表面，起到隔热和隔氧的作用，从而减缓燃烧速度。
6. 氯系阻燃剂氯系阻燃剂是指含有氯元素的化合物，通过生成惰性气体和减慢燃烧速度来抑制燃烧。
氯系阻燃剂主要包括氯化铝、氯化锌等。
这些阻燃剂在高温下分解生成氯化氢等惰性气体，从而稀释燃烧气体，减缓燃烧速度。
7. 碳氮阻燃剂碳氮阻燃剂是指含有碳元素和氮元素的化合物，通过生成炭化层和惰性气体来抑制燃烧。
粉末阻燃剂原料
粉末阻燃剂是一种用于增强材料阻燃性能的添加剂，常用于塑料、橡胶、纤维等材料中。
常见的粉末阻燃剂原料包括：
1. 氢氧化铝（ATH）：是一种无机阻燃剂，具有优异的热稳定性和化学稳定性，可有效降低材料的燃烧温度和烟雾密度。
2. 三氧化二锑（Sb2O3）：是一种无机阻燃剂，具有较高的热稳定性和阻燃效果，但容易引起材料脆化和变色。
3. 硼酸盐：是一种有机阻燃剂，常用的有硼酸锌、硼酸钙等，具有较好的热稳定性和阻燃效果，且对材料性能影响较小。
4. 硅酸盐：是一种无机阻燃剂，常用的有硅酸钠、硅酸钾等，具有较好的耐高温性能和阻燃效果，但易吸潮结块。
5. 磷酸盐：是一种有机阻燃剂，常用的有磷酸铵、磷酸钙等，具有较好的热稳定性和阻燃效果，但易分解失效。
以上仅是常见的几种粉末阻燃剂原料，实际上还有许多其他类型的粉末阻燃剂原料，具体选用何种原料要根据所需材料的特性和要求来确定。
阻燃剂介绍
（1）溴系阻燃剂 含溴阻燃剂包括脂肪族、脂环族、芳香族及芳香-脂肪族的含溴化合物，这类阻燃剂阻燃效率高，其阻燃效果是氯第阻燃剂的两倍，相对用量少，对复合材料的力学性能几乎没有影响，并能显著降低燃气中卤化氢的含量，而且该类阻燃剂与基体树脂互容性好，即使再苛刻的条件下也无喷出现象。
（2）氯系阻燃剂 氯系阻燃剂由于其人格便宜，目前仍是大量使用的阻燃剂。氯含量最高的氯化石蜡是工业上重要的阻燃剂，由于热稳定性差，仅适用于加工温度低于200℃的复合材料，氯化脂环烃和四氯邻苯二甲酸酐热稳定性较高，常用作不饱和树脂的阻燃剂。
（3）磷系阻燃剂、有机磷化物是添加型阻燃剂 该类阻燃剂燃烧时生成的偏磷酸可形成稳定的多聚体，覆盖于复合材料表面隔绝氧和可燃物，起到阻燃作用，其阻燃效果优于溴化物，要达到同样的阻燃效果，溴化物用量为磷化物的4～7倍。该类阻燃剂主要有磷（膦）酸酯和含卤磷酸酯及卤化磷等，广泛地用于环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。
用于复合材料的阻燃剂应具备以下性能：①阻燃效率高，能赋予复合材料良好的自熄性或难燃性；②具有良好的互容性，能与复合材料很好的相容且易分散；③具有适宜的分解温度，即在复合材料的加工温度下不分解，但是在复合材料受热分解时又能急速分解以发挥阻燃的效果；④无毒或低毒、无臭、不污染，在阻燃过程中不产生有毒气体；⑤与复合材料并用时，不降低复合材料的力学性能、电性能、耐候性及热变形温度等；⑥耐久性好，能长期保留在复合材料的制品中，发挥其阻燃作用；⑦来源广泛价格低廉。
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概述
Ø自20世纪60年代以来，阻燃剂经历了70年代到80年代初每年增长百分之十以上的蓬勃发展时期，90年代进入稳步发展阶段。
Ø1997年阻燃剂的销售额超过22亿美元，其中溴系阻燃剂占39%，有机磷系占23%，无机类占22%，氯系占10%，三聚氰胺类占6%。
1998年全球阻燃剂总耗量约1100kt
1998年全球主要国家和地区阻燃剂消耗量/kt
阻燃剂美国西欧日本其他国家或地区总计溴系68.351.547.897264.4
有机磷系57.1712619173.1
氯系18.52437 2.12065.3
氢氧化铝259160429470
氧化锑28.023.015.52086.5
其他42.729.810.583
总计473.6360143.91651142.5
4Ø理想的阻燃剂
v阻燃效率高，添加量少；
v无毒，无烟，对环境友好；
v热稳定性好，便于加工；
v对被阻燃物各项性能影响小，不渗出，便于回收；
v使用方便，使用面广，还要价格便宜。
v同时具有上面这些要求的阻燃剂几乎是不存在的，只能是在满足基本要求的前提下取得最佳的综合平衡。
6Ø自1986年以来，德国等欧洲国家与美国就多溴二苯醚等卤系阻燃剂的毒性与环境问题展开争论，
Ø在缺乏溴系阻燃剂合适代用品的前提下，溴类阻燃剂在世界范围内还会被用相当长的时间，而且还会有一定的增长率。
但从长远看阻燃剂的无卤化是人们最终目标。
Ø超过80%的含卤阻燃剂用于电子、办公设备及建筑工业，主要品种是热塑性通用塑料（苯乙烯及其共聚物等）、热塑性工程塑料和热固性塑料（如）环氧树脂。
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Ø1．无机磷阻燃剂
v 磷酸铵
ü在1820年左右，盖．吕萨克对纺织品的阻燃问题系统地进行了研究，他利用磷酸铵、氯化铵、硼砂等无机化合物配置成适用于纤维素的阻燃剂
v 磷酸二氢胺和磷酸氢二胺
ü磷酸二氢胺和磷酸氢二胺，或低分子量聚磷酸胺与硼酸铵、硫酸铵、氨基磺酸铵和溴化铵的共混物，是尼龙类的有效阻燃剂。
v 红磷
ü对红磷的表面处理、稳定化处理及包覆处理使红磷的吸湿性、自燃温度、释放磷化氢量、粉尘爆炸浓度、落高自燃及与高聚物的相容等性能得到极大改善。
采用Al(OH)3、Mg （OH ）2、Zn(OH)2等进行无机包覆，再采用蜜胺-甲醛原位聚合或其他热固性树脂再进行有机包覆。
最近有人提出用水合钛-钴氢氧化物包覆红磷，磷化氢发生量可降到0.05mg ·g －1以下。
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Ø3．缩合磷酸芳基酯
v 磷酸三甲苯酯
ü最早工业化的有磷酸三甲苯酯，最初被用作硝酸纤维素的增塑剂和阻燃剂，然后被用作醋酸纤维素和乙烯基类的增塑剂和阻燃剂
v 磷酸异丙基苯基酯和磷酸叔丁基苯二基
ü1970年，这些磷酸酯就被磷酸异丙基苯基酯和磷酸叔丁基苯二基酯所取代。
v 双磷酸四芳基亚芳基酯
ü最近几年，对热塑性工程塑料的需要，通常使用的磷酸三苯酯和磷酸烷基苯基酯，在加工温度下出现挥发性问题，因而则提出了双磷酸四芳基亚芳基酯系列新产品以满足需求
Ø（1）氢氧化铝（ATH, aluminum tri-hydroxidate）v氢氧化铝是应用最为广泛的阻燃剂
v性质：
ü氢氧化铝是一种无毒、白色至浅白色的粉末，相对密度2.42，莫氏硬度为
3.0，当温度加热到高于320℃时ATH因失水而损失其质量的3
4.6%。
v用途：
ü对于加工温度低于氢氧化铝分解温度（190～230℃）的聚合物来讲，氢氧化铝是一种优良的阻燃材料，关于颗粒直径的大小对于热稳定的影响
也是值得注意的。
ü氢氧化铝作为阻燃材料，用于弹性体、热固性树脂及热塑性塑料等，也大量用于生产阻燃地毯的苯乙烯-丁二烯胶乳中，用于生产阻燃绝缘橡胶
电缆、保温泡沫塑料、传送皮带、屋顶天棚及软管中。
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Ø（2）氢氧化镁
v 氢氧化镁Mg(OH)2是世界销售量占第二的无机氢氧化物阻燃剂。
v 性质：
ü氢氧化镁是一种白色至浅白色晶状体粉末，相对密度2.4，莫氏硬度3.0。
ü加热至450℃以上时，因失去水而减轻其质量的30.9%ü氢氧化镁热稳定性比ATH 要好，降解温度接近330℃。
v 要求：
ü其纯度要求相当高，至少含98.5%的Mg(OH)2 。
许多情况下要求其含量高于99.5%。
ü颗粒直径范围从0.5～5μm 不等。
因颗粒直径大小及形状的差异，表面积为7～15m 2·g －1。
ü大多数作为阻燃剂的氢氧化镁经表面处理，用以提高其在聚合物中的分散性和分布。
氢氧化镁与氢氧化铝一样需以较高的添加量使用，一般为50%～70%。
由于高纯度要求和表面处理要求，使得氢氧化镁比较昂贵。
v 应用：
ü其最大用途应用于工程热塑性塑料。
ü由于氢氧化镁较高的分解温度，使得它一般用于加工温度在200～225℃的热塑性塑料和热固性树脂。
ü氢氧化镁还可同氢氧化铝一起使用，以满足不同使用要求。
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氮系阻燃剂
Ø氮系阻燃剂种类：
v主要有双氰胺、联二脲、胍盐、三聚氰胺及其盐。
Ø阻燃机理：
v这类阻燃剂主要通过分解吸热及生成不燃性气体以稀释可燃物而发挥作用。
Ø优点：
v无色、无卤、低毒、低烟，不产生腐蚀性气体。
v含氮化合物阻燃剂由于它对环境的污染作用较小。
v含氮阻燃剂燃烧时释放HCN、NO、NO
2
等毒性较大的气体，但经测
定含量极少。
释放出来的主要成分是NH
3。
v还具有价廉，抗紫外线等优点。
18
Ø三聚氰胺及其盐
v 1．三聚氰胺又称蜜胺
ü简称MA ，含氮量为66.7%，密度1.57g ·cm －3，熔点354℃，ü加热升华，在250～450℃间分解吸收大量的热，并放出氨同时形成多种缩聚物，还可促进高聚物炭化。
20v2．胶体五氧化二锑
ü其组成为Sb
2
O
5
·n H2O加热至700℃脱水成白色粉末。
其平均粒径为
0.015～0.04μm，主要用于纤维和处理织物
v3．锑酸钠
ü锑酸钠相对分子质量为264.84，理论锑含量46.0%。
锑酸钠实际上是一种络合物，分子式为NaSb（OH）6。
锑酸钠为白色晶体，加热至
178.6℃时失去部分结构水，在250℃加热2h可失去大部分结构水，在
900℃恒温2h可失去全部结构水。
22Ø锡系阻燃剂
v对含卤阻燃剂有协效作用，可作为Sb
2
O
3
的替代品。
它比氧化锑生烟量少，无毒。
Ø钼化合物
v钼化合物的凝聚相增加炭化作用已被试验有力的证明。
v氧化钼与含卤阻燃剂并用提高了氧指数，特别是在消烟上有特别效果。
v高效钼系抑烟剂有氧化钼（MoO
3
）和八钼酸铵（AOM），其次有钼酸钙及钼酸锌。
Ø铁化合物
v二茂铁作为硬质PVC的抑烟剂
v尼龙66试样中，加入1.5%硫化锌与1.5%三氧化二铁，与12%得克隆复配物可达UL94 V-0级。