氢氧化铝是一种具有环境安全性和使用安全性 的无毒、无公害的无机阻燃剂,其消耗量在所有的阻 燃剂中稳居首位,目前全球ATH的消耗量约为 220 kt以上,占阻燃剂总耗量的50%,占无机阻燃剂 总耗量的75%。
据统计在2000年到2010年间,ATH用量的年平均增长速度达65%,高于所有其他 类型的阻燃剂,美国是应用阻燃剂数量最大的国家, 已超过50多个生产厂家和100种阻燃剂产品,中国 同先进国家比较差距较大,主要是产量低、品种少, 作为无机阻燃剂,氢氧化铝在阻燃剂行业中的应用也仅仅是开始。
由于缺乏超细化工品种,导致产品 质暈较差,科技含量较低,仅适用于建筑交通技术要 求不高的领域,在对阻燃剂性能要求较高的电子工 业、航空等高科技领域中的应用则较少,中国阻燃剂 市场目前还处于需大于供的局面,是发展氢氧化铝 作阻燃剂的大好时机,关键是开发研究性能高效的 新产品。
1.氧化锑
氧化锑本身不是阻燃剂,只有与卤素协同作用时才能构成一种非常有效的阻燃体系。氧化锑通常是用卤化物进行活化。卤化物受热分解释放出氢卤酸或卤素,此分解产物再与氧化锑反应产生出三卤化锑或卤氧化锑,这些锑的氧化物才起到阻燃作用。
2.水合氧化铝
它在塑料加工过程中有三重作用:一是它在燃烧过程中三个结晶水汽化带走大量的热,使燃烧表面降温,同时水蒸气又覆盖在火焰周围,达到阻燃效果又不产生有毒有害气体;二是它带有三个结晶水,可以使塑料制品有抗静电能力;三是它在塑料中作为填充材料大大降低了塑料制品的成本。
3.氢氧化镁
水合氢氧化镁有很多优点,但它起始分解温度低,在材料加工过程中容易出现脱水现象。而氢氧化镁的起始分解温度比水合氢氧化铝高得多,热稳定性好,特别适宜与加工温度较高的聚烯烃塑料。
氢氧化镁的阻燃机理:一是阻燃剂分解后会产生较重的不燃气体或高沸点液体覆盖与聚合物表面,隔绝氧和可燃物的扩张;二是阻燃剂产生的不燃气体,冲淡了燃区可燃气体的浓度和氧的浓度;三是阻燃剂的吸热或升华能够降低高聚物表面温度,使之难燃或减缓燃烧过程。
4.硼酸盐
目前主要是硼酸锌产品。而低水硼酸锌是一种性能优良的固体无机阻燃剂白色粉末状晶体熔点为900℃,硼酸锌有很好的阻燃和抑烟的作用,在300℃开始释放出结晶水,在卤素化合物存在下,生成卤化硼,卤化锌,抑制和捕获游离的羟基,阻止燃烧连锁反应,同时形成固相覆盖层,隔绝燃烧物表面空气,阻止火焰继续燃烧并能发挥消烟灭弧的作用。硼酸锌阻燃剂很少单独使用,一般要同氧化锑配合再与含卤阻燃剂并用。
5.无机磷化物
主要包括红磷、磷酸盐和聚磷酸铵,研究和应用较多的为红磷。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。但在实际应用中易吸潮、氧化,并放出剧毒气体,而且程深红色,在与树脂混炼,模型等加工的过程中存在着火的危险,且与树脂相容性差,不易分散均匀,导致基材的物理性能下降,因此使用受到很大限制。
经改性和表面处理的红磷,如在红磷中加入金属粉末等可抑制其氧化速度,使用硝酸银、氯化汞、活性炭,氧化铜等可以捕捉磷化氢,从而解决了红磷塑料的毒性问题,把石蜡油、氯化石蜡,有机硅酮等添加到红磷里可以减少粉尘。
红磷的微胶囊化技术表面处理最有效的手法,其制备方法是将液体、固体,或气体囊心物质分细,然后以这些微粒为核心,使聚合物成膜材料在其上沉积涂层,形成一层薄膜,将囊心微粒包裹。由于微胶囊能保护物质免受环境的影响,改变物质重量,状态或表面性能,隔离活性成分,降低挥发性和毒性等多重作用,所以将该技术用于无机阻燃剂,就可以防止无机阻燃剂迁移,提高阻燃效果,改善阻燃稳定性等。