橡胶阻燃剂及其阻燃机理

1.无机阻燃剂

　　（1）水合金属氧化物主要品种有、、氢氧化锡等，其中以的吸热效应，阻燃效果好。其阻燃作用主要是吸热效应，生成的水蒸气还能起隔绝效应。这类阻燃剂的是无毒，不会生成有害气体，还可减少燃烧过程中CO的生成量，起消烟剂作用。缺点是分解温度低，应用时使用量大，只能用于加工温度较低、物理机械性能要求不高的高聚物材料的阻燃。此外，易吸收空气中的CO2，生成碳酸镁，使制品产生白点。

　　（2）硼化合物与钼化合物这类阻燃剂中主要有硼酸、水合硼酸锌、钼酸锌、钼酸钙、钼酸铵等。其中水合硼酸锌的阻燃。该类阻燃剂在较低温度下熔融，释放出水并生成玻璃状覆盖层，在燃烧过程中起隔绝、吸热及稀释效应。硼类阻燃剂与卤系阻燃剂有协同效应。由于分解温度低，不能用于加工温度高的高聚物阻燃。

　　（3）硅类化合物这类阻燃剂在燃烧时能生成玻璃状的无机层（Si0）并接枝到高聚物上，产生不燃的含碳化合物，形成隔氧膜而抑制燃烧，同时还能防止高聚物受热后的流滴。其燃烧时不产生火焰、CO及烟，而且还具有补强作用。因此，这是一类极有开发前景的非卤素阻燃剂。

　　（4）膨胀型石墨这是一类新开发的无机阻燃剂美国已商品化。它能起隔绝效应，与有良好的协同效应，两者常同时使用。

　　（5）三氧化二锑三氧化二锑在不含卤高聚物中阻燃作用很小，一般不单独用作阻燃剂，在含卤高聚物中有较好的阻燃作用，与卤系阻燃剂并用有较好的协同效应。

2.有机阻燃剂

　　（1）有机卤系阻燃剂有机卤系阻燃剂是目前用量的有机阻燃剂，主要是溴、氯化合物。溴化物虽然有毒，但其阻燃效果比氯化物好，用量少，很受用户欢迎。同一卤素不同类型的化合物，其阻燃能力不同，其大小顺序为:脂肪族＞脂环族＞芳香族

　　脂肪族与高聚物的相容性好，但热稳定性差；芳香族热稳定好，但相容性差。含有醚基的芳香族卤化合物与高聚物的相容性好，热稳定性高，用量急剧增加。溴系阻燃剂中的是十溴联苯醚、四溴双酚A。氯系阻燃剂中较常用的是氯化石蜡及全氯环癸烷。近几年还开发了系列高分子量卤素阻燃剂，如四溴双酚A碳酸酯低聚物、四溴双酚A环氧低聚物等，应用前景看好。

　　卤系阻燃剂在分解时产生卤化氢不燃性气体，具有稀释效应和覆盖效应。更重要的是，卤化氢能与燃烧过程中产生的·H反应，抑制高聚物燃烧的连锁反应，起抑制效应。从而使该类阻燃剂具有非常好的阻燃效果。溴类阻燃剂的阻燃效果优于氯类阻燃剂，主要原因在于HCl与·OH的反应速度较HBr与·OH的反应速度慢

　　（2）有机磷系阻燃剂目前，商品化的主是磷酸酯类，如磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三甲苯酯（TCP）、磷酸甲基甲苯酯（CDP）、磷酸三（2，3二溴丙）酯及磷酸三（2，3二氯丙）酯等。新开发的品种有季磷盐、磷腈化合物及其聚磷酸酯，耐高温性好，但阻燃效果不及前品种，尚未商品化。该类阻燃剂的阻燃机理可概括如下。

在燃烧时，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液态膜，起到覆盖效应。同时，磷酸进一步脱水生成偏磷酸，偏磷酸进一步缩合生成聚偏磷酸，使高聚物脱水而炭化，改变了高聚物燃烧过程的模式，并在其表面形成炭膜，以隔绝空气和阻止可燃性气体的产生，从而发挥更强的阻燃效果。这类阻燃剂对含氢氧基的高聚物如纤维素、聚氨酯、聚酯等有良好的阻燃效果，而对不含氧的聚烯烃类高聚物阻燃效果较小

　　（3）有机氮类阻燃剂该类阻燃剂在燃烧后生成可以使高聚物脱水及炭化的硝酸，从而起到转移效应。主要应用于含氧高聚物的阻燃。而对烃类高聚物的阻燃效果不明显。代表产品有三聚氰胺及其衍生物

　　（4）复合型阻燃剂有机磷/氮膨胀型阻燃是20世纪90年代阻燃剂开发的一个热点。它是一种同时含有有机磷、有机氮的阻燃剂，可以是单一化合物（单体型），也可以是由两种以上的化合物组成（复合型），均为磷酸酯及其衍生物与含氮阻燃剂的混合物，如磷酸酯与三嗪衍生物、有机胺的缩合物及聚磷酸铵的衍生物等。它的阻燃机理是在燃烧时能在高聚物表面生成一层均匀的炭质泡沫层，起隔绝及吸热效应。这类阻燃剂阻燃效果好，消烟并能防止流滴，低毒，具有相当大的开发前景。

3.阻燃剂并用

　　有机磷系阻燃剂和有机卤系阻燃剂并用，有的协同效应。这是由于磷系阻燃剂是在液相和固相中发挥效果，而卤系燃剂是在气相中发挥效果。两者并用可以发挥协同效应。同时磷与卤反应生成PX3、PX5、POX3等卤磷化合物比卤化氢重，挥发和散失困难，具有更大的覆盖效应。磷、氯阻燃剂并用的协同作用比磷、溴低些。此外，无机的三氧化二锑与卤系阻燃剂并用有协同效应是因为三氧化二锑在卤化物存在的情况下，燃烧时所生成的SbCl3、SbBr3等卤化锑的密度很大，覆盖在高聚物表面起覆盖效应，在气态时也可捕捉自由基，具有抑制效应。卤素化合物与硅粉并也可产生协同效应，其原理类似于卤素化合物与磷系化合物并用。磷化合物与氮化合物并用，由于氮化合物能够加速燃烧过程中多聚磷酸的形成，它既有助于泡沫层的形成，又能防止磷化合物随燃烧气体逸散，因而可起协同效应。磷/氮膨胀型复合阻燃剂便是基于这个原理开发的。