阻燃剂协同作用及硼酸盐的新应用

近几年，世界上没有开发出根本性的新型阻燃体系。然而世界各地的研究小组在推动现有阻燃剂向无卤体系发展方面还是取得了很大进步。

尽管协同反应的作用机理还没有完全掌握，但利用协同反应制备的阻燃添加剂和多功能阻燃剂体系变得越来越普及，并且很有可能成为未来阻燃剂发展的重要特征。在阻燃剂技术中，协同效应不仅仅生产更多有效的阻燃剂体系，而且还使得减少其他阻燃剂中化学试剂的使用量成为可能，并且可以为提高阻燃剂的阻燃效率以满足日益严格的阻燃剂生产和使用标准做出积极贡献。

许多矿物与有机卤阻燃剂和有机磷阻燃剂具有协同作用。在硼酸盐和水合矿物组成的热固性材料中也能观察到协同发应。将无机矿物填料添加到膨胀性防火材料中可以更好地控制防火材料在接触火焰后膨胀结构的形态。越来越多的经验证明，尽管无机矿物填料的表观价格在不断增加，但事实上，添加适当无机矿物填料的阻燃剂可以通过大量减少其他活性添加剂或者通过提供多功能性能来降低生产成本。

目前，最重要的协同阻燃化合物是氧化锑和卤素供体化合物。金属氧化物和其他金属化合物的应用前景也十分广阔，尤其是应用于热塑性工程塑料。阻燃剂技术的另一个重要的发展方向是将新型的氧化锑混合造粒，作为协同阻燃剂。氧化锑混合物表有单组分阻燃剂体系以及母粒的优点。锑化合物的成本相对来讲并不昂贵，已经大量用作阻燃剂。然而，锑是一种有毒的材料，其使用在大部分国家都受到有关法律法规的制约，因此有一种逐步取代锑化合物阻燃剂或者减少使用的趋势。但是锑化合物与合卤阻燃剂具有很好的协同作用，尤其用于塑化聚氯乙烯树脂。不含卤素的聚合物为获得一定的阻燃性能，需要混入一种合适的溴或者氯化合物。

在许多替代锑化合物的体系中，最具潜在优势的是硫化锌。截至目前，硫化锌仅仅被考虑用来作为一种颜料。硫化锌单独或者作为协同化合物的新型阻燃剂已经问世。(www.xing528.com)

将三聚氰胺加入到无机矿物填料阻燃剂制备成复合阻燃剂，然后把制备的复合阻燃剂混入聚丙烯，通常可以提高阻燃剂的UL94阻燃测试行为，同时还能消除单独使用无机矿物填料所产生的余晖现象。这种复合阻燃剂还可减轻阻燃聚丙烯的质量，从而可以产生经济效益；还允许使用成本相对低廉的惰性填料，如高领土和滑石，它们单独使用时并不表现出阻燃特性。

在使用溴化阻燃剂时，部分可以用无机矿物填料代替，可以提高体系的某些机械性能，还可增加透明度和降低燃烧时生成烟雾的腐蚀性，从而降低对环境的潜在危害。特别是涂覆氢氧化镁和氢氧化铝可以大幅度地提高阻燃性能以及降低烟雾释放水平，允许大幅减少添加剂使用量，而且不会牺牲阻燃性能和烟雾抑制特性。

不论对于含卤阻燃剂还是无卤阻燃剂来说，硼酸盐都是一种新型的协同阻燃剂。尽管知道硼酸盐具有协同阻燃作用很长时间了，但三氧化锑的普遍应用使得硼酸盐的使用受到冷落。例如，为了利用此次机会，作为主导溴化物阻燃剂生产企业的雅宝（Albemarle）公司和美国的棚砂（Borax）公司联合开发与溴相关的新技术。溴化物阻燃剂燃烧时生成蒸汽相的溴化氢，溴化氢反过来可以终止火焰作用下产生的自由基从而可以进一步抑制火焰。一些阻燃剂处理过的热塑性塑料燃烧时生成的液滴或焦灰滴落，而硼酸盐可以有效地遏制这种情况的发展趋势。

我国研制成功了一种磷－氮协同体系高分子阻燃剂。其特点是阻燃作用主要发生在凝聚相，不产生有毒气体，属于膨胀成炭阻燃体系，这是它与卤系阻燃剂相比具有的一大优点。由于该产品是高分子化合物，在受热时不滴落，其耐热性优于一般的低分子化合物；合成时采用嵌段共聚法，可以人为地调节分子量和磷／氮比。使膨胀成发阻燃体系的三要素碳源、酸源、气源获得优化组合。该阻燃剂在常温下为一种强吸湿性白色固体，易溶于水，水溶液是无色、无味、无毒的透明液体，作为商品的是它的1∶1的水溶液，主要适用于天然纤维的阻燃处理。