阻燃剂的阻燃原理

通过在合成树脂或塑料中，加入一定比例的某种阻燃剂，便可大大提高塑料制品的阻燃性能。所谓阻燃剂是一类能阻止塑料等高分子材料被引燃或抑制火焰扩散的塑料助剂。阻燃技术的目的是使可燃材料具有阻燃抗燃的性能，在一定条件下使塑料不容易燃烧或者能够自熄的过程。

塑料阻燃剂的阻燃原理：

1、产生一种能窒熄火焰的气体。例如三氧化二锑，它在PVC中遇到因燃烧产生HCL时能与之反应生成一种窒熄性气体，即锑的氮氧化物，从而起到阻燃的效果。

2、吸收燃烧时产生的热量，起冷却、减慢燃烧速率的作用。例如氢氧化铝，它分子中所含化学结合水的比例高达34%，这种结合水在大多数塑料的加工温度下保持稳定，但超过200℃时开始分解，释放出水蒸汽。而且每分解一克分子氢氧化铝，要吸收36千卡热量。

3、提供一层与氧气隔绝的隔离层，因隔绝了氧气而自熄，如磷酸酯类阻燃剂燃烧时生成的磷化物即是隔氧的隔离层。

4、生成可与塑料起反应的游离基，它们与塑料的反应产物能起阻燃作用。


阻燃剂的种类

阻燃剂种类繁多，可分为﹕有机阻燃剂和无机阻燃剂。具代表性的阻燃剂是氯系、溴系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁等。

有机阻燃剂

有机阻燃剂，主要有三大类：

一是氯系阻燃剂：以含氯量较高的氯化石蜡如氯蜡－52和氯蜡－40。目前氯系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳定性、高含氯量方向发展，其代表产品是氯蜡－70。氯化石蜡主要用于聚氯乙烯制品的阻燃。

二是溴系阻燃剂：大多在200℃～300℃下分解，分解时通过捕捉高分子材料在降解反应生成的自由基，延缓或终止燃烧的链反应，释放出的HBr是一种难燃气体，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用。溴系阻燃剂的适用范围广泛，是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，主要产品有十溴二苯醚、四溴双酚A、五溴甲苯和六溴环十二烷等。

三是磷系阻燃剂：也是一种阻燃性能良好的阻燃剂，在全球阻燃剂非卤化动向的驱使下，国外对此进行了大量的研究。有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。

无机阻燃剂

阻燃是很多塑料应用领域的基本要求 (相片提供Photo Courtesy：Chemtura)

无机阻燃剂除具有阻燃性外，还有抑制发烟和氯化氢的作用。国外无机阻燃剂的消费量远大于有机阻燃剂的消费量。无机阻燃剂主要品种有：氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、氧化钼、氧化锆、钼酸铵、硼酸锌及含磷无机阻燃剂，如红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。氢氧化铝无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性和有毒气体等特点，且价格便宜，无机阻燃剂占各类阻燃剂一半以上，其中氢氧化铝占无机阻燃剂的80%以上。但由于无机阻燃剂的阻燃效果差，添加量大，须采用新技术，如超细化、表面改性、大分子键合等进行改进。

含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。


阻燃剂的发展方向

塑料和树脂的消费愈来愈广泛地进入生产和生活的各个领域，但由于塑料和树脂可燃，易引起火灾，带来人员伤亡和经济损失，从60年代起，一些发达国家开始生产和应用阻燃塑料。70年代，国外阻燃剂的消费量和品种快速增长，年增长率为6～8%。目前阻燃剂的消费量已跃居塑料助剂第二位，成为仅次于增塑剂的大品种。

中国的阻燃剂中氯系占69%，无机体系仅占阻燃剂的17%左右，其中有一半为二氧化锑，而氢氧化铝、氢氧化镁还不到10%，卤系约占整个阻燃剂的80%。而目前国外的阻燃剂以无机体系为主，占总体的50%～60%，主要品种是氢氧化铝和氢氧化镁。无卤、高效、低烟、低毒新型阻燃剂是当今阻燃剂的发展方向。


阻燃剂在聚酯薄膜中的应用

由于聚酯薄膜具有优良的综合性能，其应用量大面广，除了主要用做包装材料外，BOPET薄膜在非包装领域的应用也十分广阔。例如，它可用做室内装饰材料、保温材料、电线电缆的绝缘材料、绝缘胶带、低温电热膜等。但是BOPET和其它塑料一样，一般都具有可燃性，容易燃烧甚至引发火灾。当BOPET薄膜应用于上述这些领域时都有阻燃防火的要求，以确保人身和财产的安全。

以低温电热膜为例：低温电热膜是将网状电热体（膜）印刷在两层阻燃PET薄膜之间制成的，主要用于防雾镜、防雾玻璃、冰箱除霜、电热垫、农业大棚、管道保温等行业，并且将广泛用于建筑采暖。它是世界上先进的采暖系统之一，作为该系统主体的电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯膜，具有耐高温、耐潮湿、承受温度范围广、高强度、低收缩率、运行安全、便于运输等诸多优良特性。电热膜可用于建筑物中作为主采暖系统，在这里就特别强调BOPET的阻燃性。

聚酯阻燃剂的使用可采用内添加法或外添加法。内添加法是将所选用的阻燃剂在聚酯生产过程中（酯化、缩聚）加入，使生成含阻燃剂的聚酯树脂，便可直接使用。外添加法是将所选用的阻燃剂按一定比例与聚酯切片在双螺杆挤出机中加热熔融共混制得含阻燃剂的母粒后再进行使用。

阻燃剂的阻燃原理

通过在合成树脂或塑料中，加入一定比例的某种阻燃剂，便可大大提高塑料制品的阻燃性能。所谓阻燃剂是一类能阻止塑料等高分子材料被引燃或抑制火焰扩散的塑料助剂。阻燃技术的目的是使可燃材料具有阻燃抗燃的性能，在一定条件下使塑料不容易燃烧或者能够自熄的过程。

塑料阻燃剂的阻燃原理：

1、产生一种能窒熄火焰的气体。例如三氧化二锑，它在PVC中遇到因燃烧产生HCL时能与之反应生成一种窒熄性气体，即锑的氮氧化物，从而起到阻燃的效果。

2、吸收燃烧时产生的热量，起冷却、减慢燃烧速率的作用。例如氢氧化铝，它分子中所含化学结合水的比例高达34%，这种结合水在大多数塑料的加工温度下保持稳定，但超过200℃时开始分解，释放出水蒸汽。而且每分解一克分子氢氧化铝，要吸收36千卡热量。

3、提供一层与氧气隔绝的隔离层，因隔绝了氧气而自熄，如磷酸酯类阻燃剂燃烧时生成的磷化物即是隔氧的隔离层。

4、生成可与塑料起反应的游离基，它们与塑料的反应产物能起阻燃作用。


阻燃剂的种类

阻燃剂种类繁多，可分为﹕有机阻燃剂和无机阻燃剂。具代表性的阻燃剂是氯系、溴系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁等。

有机阻燃剂

有机阻燃剂，主要有三大类：

一是氯系阻燃剂：以含氯量较高的氯化石蜡如氯蜡－52和氯蜡－40。目前氯系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳定性、高含氯量方向发展，其代表产品是氯蜡－70。氯化石蜡主要用于聚氯乙烯制品的阻燃。

二是溴系阻燃剂：大多在200℃～300℃下分解，分解时通过捕捉高分子材料在降解反应生成的自由基，延缓或终止燃烧的链反应，释放出的HBr是一种难燃气体，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用。溴系阻燃剂的适用范围广泛，是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，主要产品有十溴二苯醚、四溴双酚A、五溴甲苯和六溴环十二烷等。

三是磷系阻燃剂：也是一种阻燃性能良好的阻燃剂，在全球阻燃剂非卤化动向的驱使下，国外对此进行了大量的研究。有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。

无机阻燃剂

阻燃是很多塑料应用领域的基本要求 (相片提供Photo Courtesy：Chemtura)

无机阻燃剂除具有阻燃性外，还有抑制发烟和氯化氢的作用。国外无机阻燃剂的消费量远大于有机阻燃剂的消费量。无机阻燃剂主要品种有：氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、氧化钼、氧化锆、钼酸铵、硼酸锌及含磷无机阻燃剂，如红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。氢氧化铝无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性和有毒气体等特点，且价格便宜，无机阻燃剂占各类阻燃剂一半以上，其中氢氧化铝占无机阻燃剂的80%以上。但由于无机阻燃剂的阻燃效果差，添加量大，须采用新技术，如超细化、表面改性、大分子键合等进行改进。

含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。


阻燃剂的发展方向

塑料和树脂的消费愈来愈广泛地进入生产和生活的各个领域，但由于塑料和树脂可燃，易引起火灾，带来人员伤亡和经济损失，从60年代起，一些发达国家开始生产和应用阻燃塑料。70年代，国外阻燃剂的消费量和品种快速增长，年增长率为6～8%。目前阻燃剂的消费量已跃居塑料助剂第二位，成为仅次于增塑剂的大品种。

中国的阻燃剂中氯系占69%，无机体系仅占阻燃剂的17%左右，其中有一半为二氧化锑，而氢氧化铝、氢氧化镁还不到10%，卤系约占整个阻燃剂的80%。而目前国外的阻燃剂以无机体系为主，占总体的50%～60%，主要品种是氢氧化铝和氢氧化镁。无卤、高效、低烟、低毒新型阻燃剂是当今阻燃剂的发展方向。


阻燃剂在聚酯薄膜中的应用

由于聚酯薄膜具有优良的综合性能，其应用量大面广，除了主要用做包装材料外，BOPET薄膜在非包装领域的应用也十分广阔。例如，它可用做室内装饰材料、保温材料、电线电缆的绝缘材料、绝缘胶带、低温电热膜等。但是BOPET和其它塑料一样，一般都具有可燃性，容易燃烧甚至引发火灾。当BOPET薄膜应用于上述这些领域时都有阻燃防火的要求，以确保人身和财产的安全。

以低温电热膜为例：低温电热膜是将网状电热体（膜）印刷在两层阻燃PET薄膜之间制成的，主要用于防雾镜、防雾玻璃、冰箱除霜、电热垫、农业大棚、管道保温等行业，并且将广泛用于建筑采暖。它是世界上先进的采暖系统之一，作为该系统主体的电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯膜，具有耐高温、耐潮湿、承受温度范围广、高强度、低收缩率、运行安全、便于运输等诸多优良特性。电热膜可用于建筑物中作为主采暖系统，在这里就特别强调BOPET的阻燃性。

聚酯阻燃剂的使用可采用内添加法或外添加法。内添加法是将所选用的阻燃剂在聚酯生产过程中（酯化、缩聚）加入，使生成含阻燃剂的聚酯树脂，便可直接使用。外添加法是将所选用的阻燃剂按一定比例与聚酯切片在双螺杆挤出机中加热熔融共混制得含阻燃剂的母粒后再进行使用。