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TPU阻燃劑大全
時間:2021-04-29      點擊數:1932

熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種由低聚物二醇軟段與二異氰酸酯-擴鏈劑硬段構成的線性嵌段共聚物。TPU加熱后可以塑化,具有優異的加工 性能;同時,TPU的強度、彈性以及耐磨性等性能優異,已廣泛地應用于汽車、涂料、國防、建筑材料、服裝、電線電纜等行業。普通 TPU 的極限氧指數(LOI)僅為19%左右。

磷系阻燃劑阻燃TPU

磷系阻燃劑在高溫下分解成磷酸或其酸酐,能促進成炭,形成的炭層可以隔熱隔氧,為固相阻燃;磷系阻燃劑在燃燒期間產生PO· 自由基以捕獲燃燒自由基,中斷燃燒鏈反應來提高材料的阻燃性,屬于氣相阻燃。常用的磷系阻燃劑有紅磷、聚磷酸銨(APP)、磷酸酯、次磷酸鹽以及磷氮化合物等。

氮系阻燃劑阻燃TPU

氮系阻燃劑阻燃的材料燃燒時會吸收大量的熱量并分解形成 NH3、N2 等不燃氣體,以此稀釋易燃氣體,屬于氣相阻燃。目前常用的氮系阻燃劑主要為三聚氰胺及其衍生物。

硅系阻燃劑阻燃TPU

硅系阻燃劑主要分為有機硅和無機硅兩類。常用的無機硅阻燃劑為 SiO2、硅膠和層狀硅酸鹽等,其阻燃機理是無機硅化合物會在材料表面起到屏障作用,可以隔絕氧氣并提升成炭率;有機硅阻燃劑包括硅樹脂和硅橡膠等,防熔滴效果好,能夠分解形成致密的硅炭層。硅系阻燃劑常與其它阻燃劑協同阻燃。

納米無機阻燃劑阻燃TPU

納米無機阻燃劑種類多樣,主要為一些金屬氧化物、金屬氫氧化物以及納米層狀硅酸鹽如蒙脫土、水滑石和凹凸棒土等,其最大的特點是綠色無污染且毒性低。通過引入納米級顆粒狀、層狀或管狀的無機阻燃劑,可以提高材料熱穩定性和力學性能。納米級無機阻燃劑可以作為阻隔層有效地隔氧隔熱,屬于凝聚相阻燃。但是無機阻燃劑阻燃效率低,添加量大且容易損害材料力學性能,故常作為協效阻燃劑與其它阻燃劑復配使用。

膨脹型阻燃劑阻燃TPU

膨脹型阻燃劑(IFR)一般是由炭源、酸源和氣源構成的一種復配阻燃劑。炭源在加熱時可以形成炭層,主要為高碳含量的多羥基化合物,例如季戊四醇(PER);酸源在材料燃燒過程下產生無機酸使得含碳多元醇脫水,一般為無機酸或燃燒中能原位生成酸的化合物,如聚磷酸銨等;氣源則可以在材料燃燒時受熱分解產生大量不燃氣體,從而稀釋氧氣濃度,多為含氮類化合物,如三聚氰胺等。常用的 IFR 一般由APP、PER、三聚氰胺等組成。IFR 具有阻燃效率較高、毒性低、抑煙等優點,目前被廣為關注。

目前,以生物基材料為炭源的 IFR 體系是膨脹型阻燃劑研究的熱點之一,木質素、環糊精、淀粉和殼聚糖等都被用于IFR體系中。相較于普通的膨脹型阻燃劑,生物基膨脹型阻燃劑更加綠色環保。

結語

目前,阻燃TPU主要通過混合改性方法制備。用于TPU阻燃改性的無鹵阻燃劑種類也較多,磷系阻燃劑毒性低,但是價格較高;氮系和硅系阻燃劑無毒無污染,但是單組分使用時阻燃效率不高,多與其他阻燃劑復配使用;納米無機阻燃劑無毒且成本低,但阻燃效率不高;膨脹型阻燃劑是復配阻燃劑,阻燃效率較高,且生物基膨脹型阻燃劑對環境和人體無害。因此對膨脹型阻燃劑尤其是生物基膨脹型阻燃 劑的研究是目前TPU無鹵阻燃研究的主要趨勢。


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