通常,人们对于阻燃橡胶的认识是在一般燃烧条件下,橡胶不燃烧而已,其实这是一种误解。因为,不存在所谓一般的燃烧条件;聚合物产品不可能以某种形式阻止燃烧,所能做到的仅是改变其燃烧方式。
长期以来,由于我国没有强制的阻燃标准,所以与欧美日相比,国内阻燃剂产品的消费量还很低,以塑料与橡胶制品为例,美国阻燃塑料与橡胶制品占塑料与橡胶总量的 40%左右, 而中国还不到 2%。生产商普遍规模较小且科技含量较低、技术工艺水平较为落后 。
近几年来,中国阻燃剂生产量的年平均增长率估计可达15%-20%,远远高于全球3%-4%的水平。2010年国内塑料制品产量为5830.38万吨,按阻燃塑料占塑料制品的20%和阻燃剂使用比例10%计算在加上橡胶、电子产品等,2015年国内阻燃剂行业潜在市场规模在98万吨左右 。
如果将聚合物置于足够长的时间,足够高的温度和足够多的氧气条件下燃烧,则任何防火措施都将是无效的。因此,当火燃烧起来以后,橡胶不可避免地也要燃烧。所以,所谓阻燃是指橡胶延缓着火的时间,降低火焰传播速度和离开火源后能迅速自行熄灭的能力。一般,它用氧指数来表示,氧指数越高,阻燃性能越好。
阻燃等级由HB,V-2,V-1向V-0逐级递增:
1、HB:UL94标准中底的阻燃等级。要求对于3到13 毫米厚的样品,燃烧速度小于40毫米每分钟;小于3毫米厚的样 品,燃烧速度小于70毫米每分钟;或者在100毫米的标志前熄灭。
2、V-2:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。
3、V-1:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在60秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。
4、V-0:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,火焰在30秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。
通常认为,氧指数超过27%为自熄性材料;低于该数值为易燃材料;而氧指数更高者则为难燃材料。如聚丙烯的氧指数为17%,在空气中即可燃烧,四氟乙烯的氧指数为95%,只有在空气中才能燃烧。
橡胶配方工作者的任务局限于改变着火条件、减慢火焰蔓延的速度和抑制火势增长的势头。因此,企图用一个配方、一种橡胶去满足所有耐火的要求也是不科学、不切实际的。所以说,有效的防火方法就是断绝燃烧所需的氧气供给或隔离热源。橡胶在高温下发生分解,生成可燃性气体。如果有一种物质能使可燃性气体变成不燃性气体,以隔离热源,那么就可以达到阻燃的目的。或者,有一种物质受热时释放出结晶水,吸收热量或提高热传导性,则也可起阻燃作用。属于前者的有卤素化合物,属于后者的有氢氧化铝等。
聚合物着火后,可燃气体的生成速度决定了燃烧速度。但是,非可燃性气体起着削弱气体混合物的作用。因此,发生燃烧时,由于非可燃性气体的作用,火焰将会减弱。目前,常用阻燃剂有两类,即添加型和反应型,以添加型为主,前者的消耗量为后者的6倍。
橡胶采用的阻燃方法一般有下述几种:
(1)以物理方式加入在气相或凝聚相或同时在两相发挥阻燃功效的阻燃剂,且通常是采用由多种阻燃剂组成的复合协效阻燃系统;
(2)加入成炭剂及成炭催化剂,以提高橡胶在高热下的成炭率;
(3)与其他高聚物(包括橡胶)共混改性;
(4)以物理或化学手段,提高橡胶的交联度;
(5)与纳米无机物复配成橡胶/无机物纳米复合材料;
(6)在橡胶大分子中引入阻燃元素(卤、磷、氮等)制备本质阻燃橡胶。
本文综述和讨论阻燃橡胶的概况及某些近代进展,重点则是可用于橡胶的无卤、环保型阻燃系统,对一些传统的、不很为环保所兼容的卤-锑阻燃系统,将退出市场,就不再提及,。
高聚物(包括橡胶)的阻燃,是一个涉及很多学科的复杂问题,人们现在仍然是采用经验的方法制备阻燃高聚物,寻找多类阻燃系统的协效作用,以保持被阻燃材料性能的较佳综合平衡。就目前来看,卤-锑系统及无机金属水合物仍然是阻燃橡胶的主力,但由于人类对环保日益严格的要求,卤-锑系统正面临严重的挑战,其用量可能日趋减小。但在缺乏适当代用品前,它们还不会很快退出阻燃舞台。无卤环保型的阻燃系统在阻燃橡胶中的应用正日益增加,国内研究和发展的重点集中在高效复合阻燃剂、无机阻燃剂、红磷微胶囊化、膨胀型阻燃剂等领域。
Ø 阻燃效率高,获得单位阻燃效能所需的用量少。即效能/价格比高。
Ø 本身低毒或基本无毒,燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体量及烟量尽可能少,对环境友好。
Ø 与被阻燃基材的相容性好,不易迁移和渗出。被阻燃材料可回收和循环使用。
Ø 具有足够高的热稳定性,在被阻燃基材加工温度下不分解,但分解温度也不宜过高,以在250~400℃间为宜。
Ø 不致过多恶化被阻燃基材的加工性能和最后产品的物理–机械性能及电气性能。性能优良的阻燃剂和合理的阻燃剂配方在于能在材料阻燃性和实用性间求得和谐的统一。
Ø 具有可接受的光稳定性。
Ø 原料来源充足,制造工艺简便,价格低廉。
玄珞新材料是专业研发与生产新材料的创新型公司。经过多年专家团队的研发与公关,开发了一款Sanesil ®FR35RP高效复合阻燃剂。
Sanesil®FR35RP阻燃机理:
受热时:Sanesil® FR35RP在产品表面分解产生一层粘稠的结壳隔离物,隔离燃烧过程中氧、热及小分子的扩散。此外分解自由基与促进燃烧进行的H·和OH·反应,终止燃烧的链反应,同时会释放出水和二氧化碳,并高效吸收大量产生的热量,起到抑制火焰的作用,从而达到高效阻燃目的。
Sanesil ® FR35RP:由于其不含多溴联苯、多溴二苯醚、氯、氟、三氧化二锑等卤素类阻燃剂。具有阻燃效率高、消烟、无毒、无卤,符合欧盟Rohs和WEEE环保指令,相对目前市场同等产品具有阻燃效率高,物理性能表现优异,密度相对低,成型加工方便,属于无卤高效环保型协同阻燃剂。被广泛应用于汽车、轨道交通部件、电子电气部件、石油煤矿等行业阻燃橡胶与塑料、电缆等阻燃制品中。
SANESIL® FR35RP---橡胶中的优异表现:
1.高效协同阻燃,很容易达到V0级
2.无卤,符合日益增加环保要求
3.符合欧盟Rohs、WEEE环保指令
4.挤出产品光滑
5.产品比重相对较低
---胶料加工性的良好表现:
1.在胶料中有良好的分散性
2.胶料流动性好,易挤出,尺寸稳定性佳
3.混炼时的能耗较小
4.缩短正硫化时间
----SANESIL® FR35RP主要特性:
1.所有成分全部表面处理,加工好、阻燃效率高,80%以上原材料来自于欧洲,品质有保证
2.片状结构、比表面积大、
3.粒径小、粒径分布合理
4.杂质含量低、无毒、无味
5.优异的化学稳定性
SANESIL® FR35RP 广泛应用在EPDM、NBR、IIR、NR 等具有阻燃要求的橡胶与阻尼胶泥产品里,一般用量20~60Phr,具体可根据的制品硬度、物性与阻燃、加工等要求,一般6-8phr硬度增加一度; 一般3phr增加氧指数一个单位。
善贞实业(上海)有限公司旗下公司玄珞新材料专业研究阻燃剂多年有些心得,欢迎各位与我们联系,共同探讨与研究,提升我国阻燃剂产品的国际竞争力。
善贞实业:代理全球环保橡胶材料的推广与实践者,总部位于中国上海,在广州、厦门、天津、成都、设有自己的分支机构,同时建立本地仓储,完善的市场网络,便捷的服务于我们客户。在安徽(宣城)拥有自己的混炼胶工厂,为客户提供橡胶定制化的整体解决方案。
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