[科普中國]-阻燃性

定義

材料阻止延續(xù)燃燒的程度稱為阻燃性，并不是指材料不會被火燒著。1

實現(xiàn)途徑1.以物理方法添加阻燃劑，這種方法成本較低，很快可以實現(xiàn)，但容易對環(huán)境和人體造成負面影響，通常受到各國環(huán)保指令的限制。（RoHS對溴類阻燃劑的限制：歐盟RoHS指令2002/95/EC規(guī)定在2006年7月1日起新投放歐盟市場的電子電氣設備中的PBB、PBDE的最高限量為1000ppm，2005/717/EC的指令中十溴聯(lián)苯醚可獲得豁免）

2.對材料進行阻燃改性。
3.設計新的高聚物分子結構，使之具有本質高阻燃性，這種是最徹底的方法。

阻燃技術前言美國“非織造工業(yè)”副主編Ellen Wuagneux對阻燃技術作了簡要分析。他認為，阻燃材料營銷業(yè)正走熱，但全球原料供應商并不同步；美國州級和聯(lián)邦級新的法規(guī)以及現(xiàn)代化技術的興起，都空前地對這一行業(yè)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。2

概說根據(jù)市場內情分析，北美、中美和歐洲阻燃（FR）技術發(fā)展勢頭特好。美國南卡羅萊納州Spartanburg的Apexical有限公司（原Apex化學生產(chǎn)公司）技術市場經(jīng)理John Phifer說，這種形勢預示市場將繼續(xù)發(fā)展，并需要創(chuàng)新；特別是對能通過加利福尼亞州/消費產(chǎn)品安全委員會（CPSC）床上用品標準和非鹵素阻燃處理方面的技術更感興趣。2

美國加利福尼亞州是這方面活動的熱門地域，其它各州常是馬首是瞻。據(jù)北卡羅萊納州Charlotte的Basofil纖維公司的CEO，Bob Mckinnon稱，加利福尼亞州是這方面當仁不讓的先行者。2005年完成和通過了一些法令和規(guī)范，如聯(lián)邦標準16 CFR 1633部分等；正期望有更多的阻燃方面的行動。到2006年末，絕大多數(shù)主要床上用品生產(chǎn)商希望生產(chǎn)和銷售這類產(chǎn)品。2

通過CPSC以及加利福尼亞州的努力，將率先公布一些阻燃標準，這些標準不僅是有關床上用品，還涉及居家裝飾和被褥用織物。北美自由貿易協(xié)定（NAFTA）主管Ciba塑料添加劑業(yè)務的市場經(jīng)理Paul Shields預料，根據(jù)標準的內容，阻燃性或阻隔織物的使用將受人青睞，具有必要FR效能的節(jié)約型阻燃產(chǎn)品將是最經(jīng)濟高效的做法。2

費用阻燃材料生產(chǎn)發(fā)展前景雖好，然成本費用仍是主要關注點，特別是當原料和能源價格仍是扶搖直上。Basofil纖維公司，其降低成本的主要策略之一是減少高性能纖維的含量、生產(chǎn)更多商品，幾年來這使成本費用有很大的變化。2

在家居裝飾品生產(chǎn)領域，Basofil創(chuàng)新了一種滿足專用阻燃目標的產(chǎn)品，HF100，價格比老產(chǎn)品便宜20%，幾乎絕大多數(shù)專用于非織造產(chǎn)品。McKinnon宣揚，憑借其創(chuàng)新的混和配方，價格合理、安全科學、無毒性，不需化學劑噴灑、浸漬或其它處理；并且只要應用得當，產(chǎn)品性能一致，能滿足各種測試要求，和其它某些化學處理溶液有所不同。2

Apexical公司和用戶緊密協(xié)作，根據(jù)其應用要求定制產(chǎn)品，取得經(jīng)濟高效成果，經(jīng)濟高效技術的重要性空前凸現(xiàn)，尤其在產(chǎn)業(yè)用紡織品領域。低濃度使用有利于降低總的價格。Ciba公司的Shields稱，他們用于聚烯烴材料的阻燃劑，其添加濃度可比常規(guī)產(chǎn)品低得多，并可以在過程中融化（melt processable），在非織造生產(chǎn)中應用時，不必降低生產(chǎn)速度；而非熔噴性產(chǎn)品通常不能在這種較細纖維生產(chǎn)中應用。因此，能不需要二次處理時，就可以一次性完成阻燃性非織造織物的生產(chǎn)。2

Ciba降低生產(chǎn)成本的另一種途徑是避免二次加工，如背面涂層等，通常是因為缺乏有效的過程可融化阻燃劑，需要用如背涂等方法來獲得所需的阻燃性能。一次性方法的產(chǎn)品，其它性能不會受到阻燃劑的影響，因此通途更廣泛。2

創(chuàng)新Apexicial公司是生產(chǎn)紡織品，包括非織造布用多種阻燃劑的企業(yè)，推出了一種非鹵素、高含磷的熔融可溶性（melt soluble）阻燃劑，Apexicial Pyrapex，可用于聚酯和尼龍織物，由于其聚合物熔融可溶性，特別受到需要阻燃保護的雙組分非織造生產(chǎn)的歡迎，作為添加劑。2

Basofil纖維公司的一些新產(chǎn)品，包括床上用品和裝飾面料用經(jīng)濟高效紗線。除了高蓬松性和針刺非織造產(chǎn)品外，還有價格合適可用作絮墊料的濕法成網(wǎng)織物、枕頭和其它床上用品自熄滅性面料以及低中檔絮墊料。此外，Basofil的產(chǎn)品還可以用作消防人員外套、工業(yè)工作服、過濾、軍用品和汽車構件材料等。2

Ciba的Flamesrab NOR 116是過程可熔融性非鹵素阻燃劑，用于聚烯烴類纖維，包括非織造材料，顯示出優(yōu)異的阻燃效能，可大量用于多種汽車和建筑結構材料。該公司的阻燃產(chǎn)品由于改進了耐紫外線（UV）的穩(wěn)定性，在產(chǎn)業(yè)用和室外織物應用方面也有發(fā)展。Shields指出，老產(chǎn)品Catch 22雖具有阻燃性，但耐UV穩(wěn)定性不好，或耐UV穩(wěn)定性好而不具有阻燃性；這種局面將不復存在，可以生產(chǎn)二全其美的產(chǎn)品了；并且正在開發(fā)中的鹵素或非鹵素新產(chǎn)品能提供更好的阻燃性能，也生產(chǎn)有過程可熔融性產(chǎn)品。2

美國南卡羅萊納州Sumter的Ems-Griltech公司生產(chǎn)有Griltex品牌阻燃性共聚物熱熔性粘結劑，為顆粒狀或粉末材料。這類粘結劑可應用于織造布或非織造織物作防火材料。目前正在家居或辦公室家具和裝飾材料中使用，如地毯和窗簾等以及各種防護服；也可制成配料母液供應。2

迄今，常常只著眼于分析復合材料中的單個組合成分的燃燒性，而沒有考慮整體復合材料的燃燒性；有對整體復合材料甚至擴大到一間房屋的可燃燒性進行測試，譬如整節(jié)火車車廂。甚至有些特定法規(guī)，要求對熱熔粘結劑采用阻燃劑，主要如建筑結構、交通工具、電子產(chǎn)品和家具裝飾材料等。Ems-Griltech阻燃熱熔添加劑顯示出在這方面有改進。2

發(fā)展前景供應商強調，質量和安全性是第一位，要重于成本費用的考慮。更新、更安全、更科學性將占上風。McKinnon說，工業(yè)生產(chǎn)者要牢記消費者健康和安全是最為重要。2

人們還期望不再使用鹵素材料，部分原因是增塑劑、穩(wěn)定劑和鹵素阻燃劑等聚合物添加劑面臨的社會壓力日甚。在此以前，鹵素阻燃劑是熱塑性聚合物通用的防燃燒劑，常和三氧化二銻材料結合使用。Ems-Griltech的Hesselbart認為，含鹵素的產(chǎn)品 燃燒時，會產(chǎn)生高濃度毒性和腐蝕性氣體，并使最終成品回收利用復雜化；她最終稱，Ems-Griltech的阻燃共聚酯材料可以改進防火性能，不再需要使用含鹵素和含重金屬的阻燃劑。2

產(chǎn)品舉例日本大阪Kaneka公司生產(chǎn)的Kanecaron品牌改性聚丙烯腈纖維，它含35-85%丙烯腈成分，具有防燃燒性能、柔性好、染色容易。這種纖維燃燒時，需要氧氣，且空氣中的含氧量必須大于纖維中的含量，換言之，沒有火焰就不會燃燒。進而言之，和高燃燒性的天然纖維，如棉纖維結合在一起，燃燒時Kanecaron能保持耐火性能，抵御天然纖維的燃燒火焰，緩和燃燒速度，隔絕空氣，停止燃燒。很多合成纖維加熱會融化，成為液態(tài)，滴濺于人體皮膚造成嚴重灼傷。Kanecaron纖維即使燃燒，亦不會熔成液態(tài)，而僅是炭化，稍微收縮，因此消除受傷可能性。Kanecaron的不熔滴性及其自熄滅性（炭化而防止火焰擴大）最終對使用者形成保護的環(huán)境。這種纖維的限氧指數(shù)（LOI）為28-38，顯著大于一般天然纖維和合成纖維，另外其阻燃性經(jīng)洗滌不衰退，可與其它非阻燃性纖維按一定比率混紡織布增進安全性。2

日本Toyobo公司紡織纖維部的Toyobo Heim阻燃聚酯纖維，有長絲和短纖二種品類，在生產(chǎn)纖維的過程中，用共聚方法加入阻燃材料。纖維本身帶阻燃性，對比一般后處理加阻燃劑的纖維，其阻燃效果更穩(wěn)定，具有長效性，可經(jīng)受反復家庭水洗和/或干洗，具有優(yōu)異的自熄滅性，遇火時也只會產(chǎn)生少量的低毒性氣體和煙；纖維不易吸水，洗后干燥快，產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好，不易皺縮，無需熨燙，耐日曬和抗化學劑，防蟲害霉變。2

中國南通羅萊化纖有限公司的羅萊牌阻燃三維卷曲短纖維，在聚合過程中加入磷質防火化合物，該阻燃纖維產(chǎn)品耐洗可染，大量用作床上用品、服裝和家具材料。2

江蘇江陰長隆化纖公司的Everblaze阻燃纖維，切斷長度32-152毫米。該公司還生產(chǎn)雙組分纖維、抗靜電纖維、PTT纖維和島-海型纖維。2

后整理阻燃以新星阻燃公司為代表,填補了因阻燃纖維不足的市場,新鄉(xiāng)市新星特種織物有限公司作為阻燃后整理的領軍企業(yè),開發(fā)了多種復合型阻燃面料,如:阻燃三防面料,阻燃防靜電面料,CVC阻燃面料,阻燃彈力面料.2

評價標準評判依據(jù)評判織物的阻燃性能通常采用兩種依據(jù)：一是從織物的燃燒速率來進行評判。即經(jīng)過阻燃整理的面料按規(guī)定的方法與火焰接觸一定的時間，然后移去火焰，測定面料繼續(xù)有焰燃燒和無焰燃燒的時間，以及面料被損毀的程度。有焰燃燒的時間和無焰燃燒的時間越短，被損毀的程度越低，則表示面料的阻燃性能越好；反之，則表示面料的阻燃性能不佳。3

另一種是通過測定樣品的極限氧指數(shù)來進行評判。極限氧指數(shù)（LOI）是指樣品燃燒所需氧氣量的表述，故通過測定氧指數(shù)即可判定面料的阻燃性能。氧指數(shù)越高則說明維持燃燒所需的氧氣濃度越高，即表示越難燃燒。該指數(shù)可用樣品在氮、氧混合氣體中保持燭狀燃燒所需氧氣的最小體積百分數(shù)來表示。從理論上講，紡織材料的氧指數(shù)只要大于21%(自然界空氣中氧氣的體積濃度)，其在空氣中就有自熄性。根據(jù)氧指數(shù)的大小，通常將紡織品分為易燃(LOI35%)四個等級。3

測試方法紡織品燃燒測試方法因原理、設備和目的的不同而呈多樣性。各種測試方法的測試結果之間難以相互比較，實驗結果僅能在一定程度上說明試樣燃燒性能的優(yōu)劣。燃燒實驗方法主要用來測試試樣的燃燒廣度(炭化面積和損毀長度)、續(xù)燃時間和陰燃時間。4

根據(jù)試樣與火焰的相對位置，可分為垂直法、傾斜法和水平法。我國制訂并實施了10多項不同的測試方法標準，如：GB/T5454-1997《紡織品燃燒性能試驗氧指數(shù)法》、GB/T5455-1997《紡織品燃燒性能試驗垂直法》、GB/TF5456-1997《紡織品燃燒性能試驗垂直方向火焰蔓延性能的測定》等。4

我國對于服裝阻燃性能的測試主要采用GB/T5455-1997《紡織品燃燒性能試驗垂直法》。其原理是將一定尺寸的試樣垂直置于規(guī)定的燃燒試驗箱中，用規(guī)定的火源點燃12秒，除去火源后測定試樣的續(xù)燃時間和陰燃時間，陰燃停止后，按規(guī)定的方法測出損毀長度。該方法可用于服用織物、裝飾織物、帳篷織物等的阻燃性能測定。中國的紡織品阻燃性能評價方法是以織物的燃燒速率為主要依據(jù)的，只有符合標準要求的紡織產(chǎn)品才能被視為阻燃產(chǎn)品。4

阻燃材料PEEKPEEK是一種線性芳香型半結晶聚合物，使用溫度為260℃。PEEK的阻燃性經(jīng)過實驗室的UL94檢測，該測試包括了垂直燃燒速率的測試和自熄時間的測試。據(jù)PEEK供應商威克斯公司提供的資料表明，一個未添加任何助劑的1.45mm的樣條其燃燒速率為V-0級，這是最高的阻燃級別。在燃燒過程中，煙以及有毒氣體的排放量都極低。另外，PEEK對于化學品、熱水和熱蒸汽都有極高的耐受性。PEEK能夠通過傳統(tǒng)的技術如注射成型、擠出和壓縮成型等進行加工。5

PEEK通常與其他聚合物共混并添加玻纖或碳纖維等，一般應用在汽車、飛機、醫(yī)藥、電子、化學工業(yè)上。有很多汽車部件采用PEEK樹脂來制造，例如：齒輪、軸承等。在化學流程工業(yè)中，許多泵和閥都是用PEEK制造的，油井設備、半導體也經(jīng)常見到PEEK樹脂的身影。5

PEIPEI是一種無定型聚合物，連續(xù)使用溫度達到180℃，對于烴類、含鹵溶劑、水以及汽車液體具有很強的耐受性，其玻璃化轉變溫度為217℃。據(jù)PEI供應商GE公司提供的數(shù)據(jù)，0.25mm的樣條火焰燃燒速率經(jīng)UL 94檢測為V-0級，并具有較低的煙排放量，能夠耐受多種化學物質，具有較高的強度、模量以及高溫抗蠕變性。PEI樹脂有非增強級別和增強級別兩種。典型的填料有碳纖維、玻璃纖維和某些礦物質。6

在汽車零部件的制造中，PEI可以代替金屬制造風門、傳感器、空氣調節(jié)器、點火系統(tǒng)零部件以及傳動系統(tǒng)配件。PEI的阻燃性以及低發(fā)煙量和低有毒氣體排放也使這種材料應用在航空航天器上，例如氣體和燃料閥門、方向盤、內裝飾表面、食品托盤等。采用PEI材料制造的電子照明部件如連接器、反射鏡也是為了發(fā)揮該聚合物阻燃性的優(yōu)勢。6

PEI可以采用標準的注射成型加工方法進行加工，所制得的部件壁厚可以達到0.25mm。在加工之前，PEI應在140℃~150℃下干燥數(shù)小時。6

PPSPPS是一種半結晶聚合物，其分子結構是由硫原子和苯環(huán)交替連接而成，這種結構賦予了PPS樹脂更高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。PPS樹脂的使用溫度為200℃，在燃燒過程中有焦化的趨勢，這有利于阻止火焰的蔓延。1.5mm厚的PPS樣條的阻燃級別為UL 94 V-0級。大多數(shù)PPS樹脂通過添加玻纖和礦物填料制成部件。PPS具有很高的模量、抗蠕變性以及耐化學品性，能夠進行精密成型制造公差要求較高的部件。6

利用PPS的阻燃性及高熱阻性能，在汽車工業(yè)中，PPS通常制造引擎內部零部件、剎車系統(tǒng)部件、需要耐受高溫的電子系統(tǒng)部件。在工業(yè)設備中，PPS通常用在高溫和有化學品腐蝕的使用環(huán)境中。也有一些要求較高的電子設備外殼使用PPS來制造，例如PPS經(jīng)常用在連接器和插座中。另外，一些辦公設備、光學器件以及一些日常用品也經(jīng)常用到PPS來代替金屬和熱固性塑料。6

含硫樹脂PPSU和PES是一類含有硫元素的阻燃材料。除了阻燃性的優(yōu)點以外，PPSU具有不同尋常的抗水解性、高熱變形溫度、極強的抗環(huán)境應力開裂性能以及良好的電絕緣性能。一般PPSU用在醫(yī)療設備、食品托盤、手術器械以及航天器的某些零部件上。

PES的熱變形溫度達到204℃，并且具有良好的耐化學品性。盡管沒有PPSU那樣強韌，然而PES卻也沒有PPUS那樣昂貴。典型的商品級PES其0.8mm樣條的阻燃級別為UL 94 V－0級。通常PES應用在汽車熔斷器、膜、電力設備、靜電耗散設備、炊具、光反射器等部件上。PES的透明性在很多方面都具有更突出的優(yōu)勢。

PVDF除了具有阻燃性，PVDF還具有極強的剛性、抗磨性、抗腐蝕性、化學穩(wěn)定性以及良好的耐候性。在149℃時，PVDF仍然能夠保持機械性能。PVDF能夠制成型材、片材、管材以及膜等，一般用在化學儲藏和加工設備、流體處理、半導體設備上。汽車、建筑、電子等領域也經(jīng)常會用到PVDF材料。7

LCPLCP是一種半結晶聚酯樹脂，其剛性棒狀分子按熔體流動方向排列。LCP具有很高的剛性，在高溫下仍然具有良好的尺寸穩(wěn)定性、抗蠕變性和低的熱膨脹系數(shù)。商業(yè)級別的LCP樹脂的阻燃級別為UL94 V-0級，熱變形溫度為300℃，伸長率為2.5%，并具有良好的耐化學品性和很高的電介質強度。

LCP可以用在電子連接器、熔斷器支架、耐高溫線軸、泵件等。微波爐、炊具、移動電話、點火系統(tǒng)零部件、化工設備、醫(yī)療器械、辦公設備、飛機零部件等也經(jīng)常會用到LCP樹脂。3

添加劑幾乎所有無機添加劑都會提高復合材料的阻燃性能；而有機添加劑只有少部分有阻燃功能，大部分不但沒有，反而會助燃。3

無機阻燃材料常用品種有以下幾種：

①三氧化二銻。必須與有機阻燃材料協(xié)同使用。

②氫氧化鎂、氫氧化鋁。可分別單獨使用，但加入量大，往往與樹脂用量相當。

③無機磷類。常用紅磷及硫酸鹽，純紅磷在使用前最后經(jīng)過微化處理，可單用和并用，磷酸鹽有磷酸銨、硝酸銨等。

④硼類阻燃材料。常用水合硼酸鋅，一般與其他阻燃材料協(xié)同使用。

其他金屬化合物，如金屬鋁化物、金屬鐵化物等，主要用于硝煙。

⑤金屬鹵化物。如各類鹵化娣類。3

有機阻燃材料日常常用品種有以下幾種：

①有機鹵化物。主要為溴化物，常用的有，十溴聯(lián)苯酸（DBDPO）、四溴雙酚A（TBBPA）、溴化聚苯乙烯（BPS）等。氯化物只有氯化石蠟合氯化聚乙烯獲得應用。鹵化物常與三氧化二銻或磷化物協(xié)同使用。

②有機磷化物?？煞譃闊o機磷合鹵代磷兩類。無鹵磷主要為磷酸類如三苯（TPP）等。無鹵磷需與鹵化磷協(xié)同加入。鹵代磷的分子內同時含有磷和鹵兩種元素，具有分子內協(xié)同作用，因而可單獨使用，常用品種如三氯乙烯（TECP）等。

③氮系。主要品種有三聚氮氨等，常用于PA和PU中，并與磷類阻燃劑協(xié)同使用。3

相關產(chǎn)品新型阻燃性再生木該材料除具有與天然木同樣的性能外，還具有輕質、堅實；無毒、無味、無放射性；阻燃、防潮；防裂、防蛀；耐酸堿、可回收等優(yōu)點。可廣泛適用于各類家具制作及室內外裝修，還可根據(jù)客戶需要及偏好另制作加工。在使用中，用戶只拼裝后涂抹與其相匹配的膠水即可，無需利用釘子固定，具有方便快捷、美觀大方的特點。

有機硅阻燃添加劑一、描述

DC-8008 是高效的有機硅阻燃添加劑。該產(chǎn)品為無色透明液體。主要應用于熱塑性塑料阻燃而特制。該產(chǎn)品主要應用于PC、PC/ABS、PPO、LCP、PS、PA6等無鹵阻燃改性。阻燃效果好，樹脂燃燒表面炭化程度低；加有DC-8008 fluid，燃燒后，表面光滑。3

二、優(yōu)點

1、提高塑料的阻燃性

2、降低有害氣體CO；減少煙霧及煙霧釋放

3、改善表面性能，提高耐磨性3

4、提高抗沖擊強度

三、應用

1、DC-8008/KSS（苯磺酰基苯磺酸鉀）to provide PC with UL94 V-0 at 1.6mm PC透明薄型阻燃；

2、DC-8008/TPP（磷酸三苯酯）to give PC/ABS UL94 V-0 with higher impact strength than TPP only PC/ABS阻燃并提供更高的沖擊強度；

3、PS阻燃可減少溴系阻燃劑的用量。3

阻燃性纖維面料以對織物進行后整理而獲得具有阻燃性持久及賦予高性能、多功能等特點的阻燃紡織品及其加工工藝是阻燃纖維發(fā)展的方向和趨勢。但目前我國生產(chǎn)和使用最多的是阻燃整理織物，包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性阻燃織物和純棉、粘膠、純滌綸非耐久性洗滌阻燃織物，阻燃纖維織物的生產(chǎn)和使用量很少，年產(chǎn)量只有100噸左右。隨著人民生活與環(huán)境條件的不斷改善，人們對阻燃紡織品性能要求越來越高，應投入力量和資金加大阻燃纖維的開發(fā)。8

阻燃性工程塑料隨著高分子合成以及加工技術的不斷進步，工程塑料已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)生活的各個領域。在多種應用場合，塑料的阻燃性對材料的應用來說是一個重要的性能指標，而一些塑料添加劑，如含鹵阻燃劑由于有可能對環(huán)境和人類健康具有潛在的危害，因此為解決這一矛盾，一些工程塑料的用戶放棄了應用這些塑料添加劑，轉而選用那些本身就具有阻燃性能的工程塑料。

具有阻燃性的聚合物通常也具有其他一些優(yōu)良性能，例如強度、尺寸穩(wěn)定性、耐化學品性和耐磨性等等，但是這些材料通常比那些不具備阻燃性的材料更昂貴，然而在要求高性能以及高阻燃性的應用場合就需要這些樹脂來大顯身手了。這些聚合物主要包括：聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)和液晶聚合物(LCP)。其他一些聚合物諸如：PVC、改性聚苯醚(PPO)等具有一定的阻燃性。5