阻燃劑發(fā)展方向——無鹵高效、低煙低毒阻燃劑種類繁多,可分為:有機阻燃劑和無機阻燃劑。具代表性的阻燃劑是氯系、溴系、磷系及氫氧化鋁、氫氧化鎂等。有機阻燃劑有三大類,其特點各異。一是氯系阻燃劑:以含氯量較高的氯化石蠟為主,其中主要是氯蠟-52和氯蠟-40。目前氯系阻燃劑正朝著無污染、高純度、高熱穩(wěn)定性、高含氯量方向發(fā)展,其代表產(chǎn)品是氯蠟-70,國外已經(jīng)使用的全氯環(huán)戊癸烷和反應型氯系阻燃劑氯菌酸國內(nèi)尚無工業(yè)化產(chǎn)品。二是溴系阻燃劑:大多在200℃~300℃下分解,分解時通過捕捉高分子材料降解反應生成的自由基,延緩或終止燃燒的鏈反應,釋放出的HBr是一種難燃氣體,可以覆蓋在材料的表面,起到阻隔表面可燃氣體的作用。溴系阻燃劑的適用范圍廣泛,是目前世界上產(chǎn)量最大的有機阻燃劑之一,主要產(chǎn)品有十溴二苯醚、四澳雙酚A、五溴甲苯和六溴環(huán)十二烷等。三是磷系阻燃劑:也是一種阻燃性能良好的阻燃劑,在全球阻燃劑非鹵化動向的驅(qū)使下,國外對此進行了大量的研究。有機磷系阻燃劑主要產(chǎn)品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯類的特點是具有阻燃與增塑雙重功能。含磷無機阻燃劑主要產(chǎn)品有紅磷阻燃劑、磷酸銨鹽、聚磷酸銨等。紅磷的阻燃效果比磷酸酯類的阻燃效果更好。其用量也在增加。含磷無機阻燃劑因其熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)。不產(chǎn)生腐蝕性氣體、效果持久、毒性低等優(yōu)點而獲得廣泛的應用。無機阻燃劑分解溫度高,除了有阻燃效果外,還有抑制發(fā)煙和氯化氫生成的作用,目前國外工業(yè)發(fā)達國家無機阻燃劑消費量遠遠高于有機阻燃劑。主要使用的品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、三氧化二梯等。氫氧化鋁是集阻燃、抑煙、填充三大功能于一身的阻燃劑,無毒、無腐蝕、穩(wěn)定性好、高溫下不產(chǎn)生有毒氣體,且價格低廉,來源廣泛。氫氧化鎂在340℃~490℃之間分解。熱穩(wěn)定性好,具有良好的阻燃及消煙效果,特別適宜于加工溫度較高的聚烯烴塑料。氫氧化鋁和氫氧化鎂兩者復合使用能相互補充,其阻燃性能比單獨使用效果要好。鹵素阻燃劑的優(yōu)點是用量少、阻燃效率高且適應性廣,但其嚴重缺點是燃燒時生成大量的煙和有毒且具腐蝕性的氣體,危害很大。近幾年開發(fā)無鹵阻燃劑取代鹵素阻燃劑已成為世界阻燃發(fā)展趨勢。研究開發(fā)新型阻燃劑,降低材料燃燒時的煙量及有毒氣體量,成為近年來阻燃領域中的重點研究課題之一。目前采用的抑煙劑主要以金屬氧化物、過渡金屬氧化物為主,主要有硼酸鋅、鋁化合物(三氧化鋁、鉛酸銨)及其復配物、鎂-鋅復合物、二茂鐵、氧化錫、氧化銅等。協(xié)同體系阻燃效果好、成本低,既可阻燃又可抑煙,還具有一些特殊功能,常用的協(xié)同體系主要是鹵-磷、銻-磷、磷-氮等,達到提高阻燃性能的目的。紅磷是主要的阻燃協(xié)效制之一,它對氫氧化鋁、氮等阻燃體系都有協(xié)效作用。我國阻燃劑研究起步較晚,雖已取得了長足的發(fā)展,但是與先進國家比起來,在產(chǎn)量和品種結(jié)構(gòu)上都還有一定的差距。目前,國內(nèi)的研究和發(fā)展的重點集中在無機阻燃劑、紅磷微膠囊化、膨脹型阻燃劑等領域,并取得了一定的成果。無鹵、高效、低煙、低毒新型阻燃劑是當今阻燃劑的發(fā)展方向。據(jù)悉,該行業(yè)一度暢銷國外的溴化環(huán)氧樹脂是一種很好的工程阻燃劑,但歐美等國從環(huán)保等角度出發(fā)已停止該類產(chǎn)品使用,使國內(nèi)溴化環(huán)氧樹脂生產(chǎn)受到嚴重影響。業(yè)內(nèi)正全力加快磷類環(huán)氧樹脂阻燃產(chǎn)品的開發(fā)。
聚氨酯泡沫發(fā)泡劑HFC-245faHFC-245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷),分子量134.0;沸點15.3℃;無閃點不燃;破壞臭氧潛能值(ODP)為零;GWP值很小,僅是CFC-11的1.5%-3.0%;低毒;氣體擴散速度較低,泡沫的老化絕熱性能好。在相同的泡沫密度下,HFC-245fa體系在價格及性能方面與HCFC-141b相當,且泡沫外觀均勻,泡孔結(jié)構(gòu)細密,有較高的抗壓強度,且因沸點低,可提供較寬的操作范圍。絕熱性能試驗表明,采用HFC-245fa發(fā)泡技術(shù)能耗僅比HCFC-141b發(fā)泡的泡沫增加2%,而采用其他零ODP值發(fā)泡劑,如環(huán)戊烷能耗要高10%。在美國、日本等國家,以HFC365fmc及HFC-245fa為代表的HFC技術(shù)被認為是CFC-141b最理想的替代品。 我國應用的主要是液態(tài)HFC-243fa發(fā)泡體系。HFC-245fa的毒性和其他相關(guān)特性進行了廣泛試驗,并于2002年8月在美圍蓋斯馬耳建成HFC-245fa的生產(chǎn)裝置(投資1.3億美元),聲稱該裝置可滿足世界市場的需求,并可繼續(xù)擴大產(chǎn)能。2002年,日本成功開發(fā)了一種可以獲得低氣壓HFC-245fa產(chǎn)品的新配方技術(shù),2003年10月,其化學子建成日本首套5000噸/年HFC-245fa裝置(投資30億日元)。典型的配方是采用少量水和約13%的HFC-245fa,另一配方采用11%HFC-245fa和較多的水,泡沫密度可降低5%,導熱系數(shù)稍有上升,而其他任何物理性能未受負面影響,物料成本共降低10%。我國浙江藍天環(huán)保目前已開始生產(chǎn)并出口。
Huntsman、美國氣體化學公司研究了一種專為HFC-245fa體系設計的添加劑DabcoPM200,這種添加劑具有表面活性劑性能,可降低混合物粘度,以強化發(fā)泡。英國在HFC-245fa技術(shù)應用方面也各有建樹。我國在HFC-245fa方面的研究應用是從冰箱泡沫開始的。除冰箱外,應用于聚氨酯板材(連續(xù)板和間歇板)、聚氫酯噴涂、聚氮酯管道保溫的HFC-245fa無氟組合聚醚基礎配方體系也在研究開發(fā)中,這既是進軍國際市場的需要,更是為加快過渡性替代品的淘汰步伐,為我國全面淘汰ODS作好技術(shù)儲備。
液晶聚氨酯聚氨酯彈性體是高彈性和高延伸性的高聚物材料,其中的氨基甲酸酯由酰氨基和醚基組成,從化學結(jié)構(gòu)的觀點可以推斷出:聚氨酯的物理性能介于聚酰胺與聚酯之間,因此液晶聚氨酯的制備和特征研究非常必要。近年來世界液晶聚氨酯研究也比較活躍,主要集中于原料的選擇、工藝路線的優(yōu)化及物性改善方面。液晶聚氨酯是由剛性致介基因和柔性間隔基團連接而成,是一種在熔體狀態(tài)下具有液晶性能的聚氨酯彈性體。該材料具有良好的機械、熱穩(wěn)定、高彈性、高延伸性能及良好的加工性能。液晶聚氨酯彈性體的合成采取一步或兩步聚合的方法加工成型。工藝多樣,擠出、注射模塑、涂覆均可。產(chǎn)品又可分為主鏈型液晶聚氨酯和側(cè)鏈型液晶聚氨酯,主鏈型液晶聚氨酯是指在主鏈中含有液晶鏈段,側(cè)鏈型則是在側(cè)鏈中含有液晶鏈段。無論是那種聚氨酯,現(xiàn)在都面臨著需要解決的兩大問題,一是合成出相對分子質(zhì)量足夠高的聚氨酯,以使其具有高強度和高模量性能。
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