第一節(jié)  阻燃劑的簡介

阻燃劑，賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑，主要是針對高分子材料的阻燃設計的；阻燃劑有多種類型，按使用方法分為添加型阻燃劑和反應型阻燃劑。添加型阻燃劑是通過機械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性的，目前添加型阻燃劑主要有有機阻燃劑和無機阻燃劑，鹵系阻燃劑（有機氯化物和有機溴化物）和非鹵。有機是以溴系、磷氮系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑，無機主要是三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁，硅系等阻燃體系。（可行性 研究 報告）

第二節(jié) 阻燃劑的 技術工藝

阻燃劑的作用機理比較復雜， 尚未十分明了。一般認為， 鹵素化合物遇火受熱發(fā)生分解反應， 分解出的鹵素離子與高分子化合物反應產(chǎn)生鹵化氫。后者與高分子化合物燃燒過程中大量增殖的活潑羥基游離基 (HO·)反應，使其濃度降低，燃燒速度減慢，直到火焰熄滅。鹵素中，溴的阻燃作用比氯大。含磷阻燃劑的作用在于它們燃燒時形成偏磷酸， 偏磷酸聚合成非常穩(wěn)定的多聚態(tài)， 成為塑料的保護層而將氧隔絕。

阻燃劑是通過若干機理發(fā)揮其阻燃作用的，如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應、不燃氣體的窒息作用等。多數(shù)阻燃劑是通過若干機理共同作用達到阻燃目的。

1、 吸熱作用

任何燃燒在較短的時間所放出的熱量是有限的，如果能在較短的時間吸收火源所放出的一部分熱量，那么火焰溫度就會降低，輻射到燃燒表面和作用于將已經(jīng)氣化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會減少，燃燒反應就會得到一定程度的抑制。在高溫條件下，阻燃劑發(fā)生了強烈的吸熱反應，吸收燃燒放出的部分熱量，降低可燃物表面的溫度，有效地抑制可燃性氣體的生成，阻止燃燒的蔓延。Al(OH)3阻燃劑的阻燃機理就是通過提高聚合物的熱容，使其在達到熱分解溫度前吸收更多的熱量，從而提高其阻燃性能。這類阻燃劑充分發(fā)揮其結合水蒸汽時大量吸熱的特性，提高其自身的阻燃能力。

2、 覆蓋作用

在可燃材料中加入阻燃劑后，阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層，隔絕氧氣，具有隔熱、隔氧、阻止可燃氣體向外逸出的作用，從而達到阻燃目的。如有機磷類阻燃劑受熱時能產(chǎn)生結構更趨穩(wěn)定的交聯(lián)狀固體物質或碳化層。碳化層的形成一方面能阻止聚合物進一步熱解，另一方面能阻止其內部的熱分解產(chǎn)生物進入氣相參與燃燒過程。

3、 抑制鏈反應

根據(jù)燃燒的鏈反應理論，維持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可作用于氣相燃燒區(qū)，捕捉燃燒反應中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應速度下降直至終止。如含鹵阻燃劑，它的蒸發(fā)溫度和聚合物分解溫度相同或相近，當聚合物受熱分解時，阻燃劑也同時揮發(fā)出來。此時含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時處于氣相燃燒區(qū)，鹵素便能夠捕捉燃燒反應中的自由基，干擾燃燒的鏈反應進行。

4、 不燃氣體窒息作用

阻燃劑受熱時分解出不燃氣體，將可燃物分解出來的可燃氣體的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時也對燃燒區(qū)內的氧濃度具有稀釋的作用，阻止燃燒的繼續(xù)進行，達到阻燃的作用。

第三節(jié) 阻燃劑的應用范圍

1.棉織物的阻燃整理

棉織物的阻燃整理發(fā)展很快，目前國內比較成熟，阻燃劑基本可以工業(yè)化生產(chǎn)純棉耐久性阻燃整理，大體有下列三種方法﹕

A﹒Proban/氨熏工藝，Proban法是英國Wilson公司首先用于工業(yè)化生產(chǎn)，傳統(tǒng)的Proban法是阻燃劑THPC（四羥甲基氯化氨）浸軋后焙烘工藝，改良的方法是Proban/氨熏工藝，工藝流程為﹕浸軋阻燃整理→烘干→氨熏→氧化→水洗→烘干。國內已有北京光華、江陰印染廠、鞍山棉紡印染廠等引進國外的助劑和設備進行生產(chǎn)。這是公認的阻燃效果好、織物降強小、手感影響少的工藝。但由于設備問題限制了其推廣。

B﹒PyrovatexCP整理工藝。國內已有上海農(nóng)藥廠、常州化工 研究 所、天津合材所、華東理工大學、青島紡織服裝學院等單位生產(chǎn)該助劑。產(chǎn)品的阻燃性能較好，耐久性好，可耐家庭洗滌50次甚至200次以上，手感良好，但強力降低稍大。國內使用該類阻燃劑的廠家有二、三十家。

純棉暫時性、半耐久性阻燃整理——電熱毯、墻布、沙發(fā)布等織物的阻燃耐洗次數(shù)要求不是很高，這類產(chǎn)品做暫時性或半耐久性阻燃整理即可。即能耐1～15次溫水洗滌，但不耐皂洗。主要有硼砂～硼酸工藝、磷酸氫二銨工藝、磷胺工藝、雙氰胺工藝等。上述工藝應用在純棉織物上工業(yè)化生產(chǎn)的不多。青島大學紡織服裝學院的SFR-203屬半耐久性阻燃整理劑。

2.毛織物的阻燃整理

羊毛具有較高的回潮率和含氨量，故有較好的天然阻燃性，但若要求更高的標準，則需進行阻燃整理。最早的羊毛阻燃整理是采用硼砂、硼酸溶液浸漬法，產(chǎn)品用于飛機上的裝飾用布。這種方法阻燃效果良好，但不耐水洗。60年代后采用THPC處理，耐洗性較好，但工序繁復，手感粗糙，失去了毛織物的品格。國際羊毛局 研究 的方法是采用鈦、鋯和羥基酸的絡合物對羊毛織物整理，獲得滿意的阻燃效果，且不影響羊毛的手感，故得到普遍采用。主要有鈦、鋯、鎢等金屬絡合整理劑。80年代后期以來，國內有幾個單位 研究 開發(fā)毛用阻燃劑及整理工藝，獲得了滿意的結果。天津合成材料 研究 所研制了復合型WFR-866系列阻燃劑，一種為WFR-866F（以氟的絡合物為主要成份），一種為WFR-866B（以含溴羥基酸為主要成份）。天津仁立毛紡廠、北京制呢廠、北京毛紡廠均采用廬阻燃劑處理精、粗紡產(chǎn)品。青島大學紡織服裝學院研制了SFW系列毛用阻燃劑，與濟寧毛紡廠、濰坊第二毛紡廠合作開發(fā)純毛阻燃產(chǎn)品，產(chǎn)品阻燃性能達到和超過了國內外同類產(chǎn)品水平。

純毛阻燃織物主要應用于飛機艙內、高級賓館等地毯、窗簾、貼墻材料等。

3.滌綸織物的阻燃整理

滌綸織物的阻燃整理到目前為止，還沒有找到一種適宜的理想阻燃劑。三磷酸酯（2、3-二溴丙基）（TDBPP）對滌綸阻燃有一定效果，但有致癌作用。美國莫倍爾公司（Mobilchemco）推出一種Antiblaze19T阻燃劑，適于100%滌綸織物，效果較好，毒性不大。國內常州化工 研究 所制造的FRC-1即屬同類產(chǎn)品，常州針織總廠、上海針織廠用該阻燃劑生產(chǎn)純滌綸針織品。此外對含溴、銻化合物的整理劑如十溴聯(lián)苯醚、六溴環(huán)十二烷、三氧化二銻、五氧化二銻等都進行了 研究 ，在工作液中添加粘合劑，將阻燃劑粘合于織物上。

但總的來說，整理織物阻燃性尚可，但手感硬，有白霜現(xiàn)象、色變等，整理液的穩(wěn)定性也不好。主要原因是阻燃劑粒度大，易聚沉，且對纖維吸附性差。據(jù)國外介紹，粒子大小在15～20nm，則阻燃效果可提高3倍，手感柔軟，耐洗性也好。國內對滌綸織物進行 研究 的有﹕常州化工 研究 所、常州針織總廠、常熟緯編總廠、遼寧市經(jīng)編廠、中國紡織大學、青大紡織服裝學院、石家莊紡織經(jīng)編廠等。

第四節(jié) 阻燃劑的發(fā)展前景

自20世紀50年代初至今的60多年間，特別是自20世紀80年代初至今的約30年間，阻燃劑(FR)及阻燃高分子材料在減少火災引起的生命財產(chǎn)損失方面發(fā)揮了重要的作用。當前，全球FR的總用量在各類塑料助劑中僅次于增塑劑而居第二位。 

隨著國家對阻燃技術要求力度的加強，我國阻燃劑的開發(fā)和發(fā)展將出現(xiàn)更好的廣闊前景。我國阻燃劑無論是在品種上還是在數(shù)量上都與發(fā)達國家存在差距，開發(fā)前景廣闊，應該提高開發(fā)創(chuàng)新能力，推動阻燃劑工業(yè)朝著環(huán)?；?、低毒化、高效化、多功能化的方向發(fā)展。

阻燃劑 行業(yè) 是法規(guī)推動型產(chǎn)業(yè)，也是全球競爭性產(chǎn)業(yè)，因此，國內外相關法律法規(guī)的相繼出臺和逐步完善，影響著整個阻燃 行業(yè) 的格局，為具有資源優(yōu)勢、規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢和研發(fā)優(yōu)勢的企業(yè)提供發(fā)展的機會。我國“十二五” 規(guī)劃 把阻燃材料納入重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，并且組建了綠色阻燃劑產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，為阻燃材料 行業(yè) 的發(fā)展提供了政策性的平臺。

阻燃劑的生產(chǎn)和應用在經(jīng)歷了八十年代初的蓬勃發(fā)展后，已進入穩(wěn)步發(fā)展階段。隨著我國合成材料工業(yè)的發(fā)展和應用領域的不斷拓展，阻燃劑在化學建材、電子電器、交通運輸、航天航空、日用家具、室內裝飾、衣食住行等各個領域中具有廣闊的市場前景。此外，煤田、油田、森林滅火等領域也促進了我國阻燃、滅火劑生產(chǎn)較快的發(fā)展。我國阻燃劑已發(fā)展成為僅次于增塑劑的第二大高分子材料改性添加劑。近幾年，我國阻燃劑的生產(chǎn)和消費形勢持續(xù)發(fā)展，國內阻燃劑消費量急劇上升，增加的市場份額主要來源于兩個方面：電子電器和汽車市場。

國內阻燃劑的品種和消費量還是以有機阻燃劑為主，無機阻燃劑生產(chǎn)和消費量還較少，但發(fā)展勢頭較好，市場潛力較大。阻燃劑中最常用的鹵系阻燃劑雖然具有其他阻燃劑系列無可比擬的高效性，但是它對環(huán)境和人的危害是不可忽視的。環(huán)保問題是助劑開發(fā)和應用商關注的焦點，所以國內外一直在調整阻燃劑的產(chǎn)品結構，加大高效環(huán)保型阻燃劑的開發(fā)。無鹵、低煙、低毒阻燃劑一直是人們追求的目標，故人們對阻燃劑無鹵化開發(fā)表現(xiàn)出很高熱情，投入了很大的力量，并取得了可觀的成果。

中國發(fā)展低煙無毒的無機阻燃劑迫在眉睫。氫氧化鎂作為無鹵環(huán)保阻燃劑具有廣闊的應用前景，需要 行業(yè) 加大技術攻關力度，降低生產(chǎn)成本和產(chǎn)品價格。

2007年中國阻燃劑產(chǎn)品中，氯系阻燃劑占84%，而低煙無毒的無機阻燃劑產(chǎn)品只占總量的8%左右。建筑用阻燃材料劑在中國具有極大的潛在市場，中國阻燃劑品種、用量與發(fā)達國家存在較大差距。隨著國家對阻燃技術要求力度的加強，中國低煙無毒阻燃劑開發(fā)和發(fā)展將出現(xiàn)更好的廣闊前景。

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