PVC软制品阻燃体系的设计时间：2007-6-15出处：《塑料制造》2007年第6期作者：徐长亚陈连星王娟春叶雪康汪忠清浏览：913次摘要：介绍了进行PVC软制品阻燃体系设计必须了解的基础知识和基本思路。根据不同制品不同的阻燃要求，如何科学合理的设计阻燃体系，使阻燃和抑烟都有良好的表现，同时兼顾生产成本和环境友好性，是PVC软制品生产者必须面对的重要技术课题，也是企业能否取得竞争优势的重要因素之一。关键字：聚氯乙烯阻燃体系设计聚氯乙烯（PVC）制品是产量仅次于聚乙烯（PE）的第二大通用塑料，具有可塑性、耐腐蚀、难燃、绝缘、透明性等优点，具有广泛的用途。由于PVC的含氯量达56%，因此硬质PVC制品通常不需要加入阻燃剂。软质PVC制品加入65份（以100份PVC计，下同）以上的酯类增塑剂（如邻苯二甲酸二乙基已酯），其含氯量可降至36%，氧指数低至22。因此，软质PVC制品的阻燃是十分必要的。本文就软质PVC阻燃体系设计的基础知识，结合生产实践，综合介绍PVC软制品的阻燃体系设计和具体应用。1PVC软制品中阻燃体系设计的必要性1．1PVC软制品中增塑剂（DOP）用量对制品燃烧性能（氧指数）的影响表1DOP含量对PVC软制品燃烧性能的影响DOP(份)01020304050607080氧指数55.639.530.42825.723.322.321.520.6从表1的数据可以清楚的看出，PVC软制品随着增塑剂（DOP）用量的增加，制品的氧指数降低，塑料的可燃性随之增加，因而其用途就受到限制，因此必需改善PVC软制品的阻燃性。1．2PVC软制品的阻燃体系设计的目的和要求PVC软制品的阻燃体系设计是根据制品技术、环保及经济性等性能要求，结合原料、工艺及设备条件，合理确定阻燃剂的适宜组成及其用量的过程。原则上，阻燃体系设计必须达到以下基本目的：①制品的应用和环保性能符合设定要求；②阻燃性能达到特定原料、加工工艺及设备条件下进行稳定加工生产所需的水平；③成本最低化。为此，有效地进行软质PVC阻燃体系的设计，必须做到：①准确地把握制品阻燃要求；②充分了解各种阻燃剂的阻燃机理，阻燃剂之间的协同效应和对抗效应；③阻燃剂不损害PVC软制品的物理机械性能，具有耐候性和持久稳定性等。与其它体系的设计一样，有效地使用阻燃剂，基本知识和生产实践具有同等的重要性。2PVC软制品中常用阻燃剂的阻燃机理【1，2，3】2.1锑系阻燃剂的阻燃机理PVC受热分解，放出HCl，与锑化合物经一系列反应，生成SbCl3,可以促进三度空间的不易燃烧的炭层的形成，在固相起阻燃作用，炭层保护其下的PVC不受或少受火焰的侵袭，同时，生成的SbOCl、Sb4O5Cl2、SbCl3在高温下都是密度比空气重的物质，它们可以环绕包裹PVC制品的受热面，隔绝空气中的氧，在气相起阻燃作用。2.2红磷及磷系阻燃剂的阻燃机理磷系阻燃剂的阻燃机理并非单一的，当含有磷系阻燃剂的聚合物受热时，可分解为磷酸和多磷酸，这类酸能催化含羟基化合物的吸热脱水成炭反应，生成水和焦炭。含羟基化合物炭化的结果，是在其表面形成石墨状焦炭层，同时，磷系阻燃剂受热分解形成的产物中含有PO·游离基，它在气相中可以捕捉H·游离基和OH·游离基，从而使火焰中H·及OH·浓度大大下降，起到抑制燃烧的作用。含磷的助剂，无论是阻燃性增塑剂，还是增塑性阻燃剂，都具有一定的毒性；而红磷和包覆红磷，则是一种环保型绿色阻燃剂，它的唯一缺点是具有初始着色性。2．3氢氧化铝和氢氧化镁的阻燃机理氢氧化铝和氢氧化镁在高温下发生热分解，生成的水蒸气可以稀释空气中的氧，吸收燃烧热，减慢或抑制聚合物的燃烧，促进炭化，抑制烟雾的生成。同时在材料表面形成炭化层，阻止氧气和热量的进入，以较高的目数按1：1复配使用，如进行表面有机化改性处理，效果会更好。205℃2Al(OH)3Al2O3＋3H2O(－264.8KJ)320℃Mg(OH)2MgO＋H2O(－93.3KJ)碳酸钙不作为阻燃剂使用，因其热分解温度为（880℃～900℃），比聚合物分解温度高出许多，但体系中存在碳酸钙具有一定的抑烟作用：CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2生成的CO2气体又起到了隔绝空气的作用，从而抑制燃烧过程的进行。有文献报道了纳米碳酸钙的抑烟功能。2.4硼酸锌的阻燃机理硼酸锌（2ZnO·3B2O3·3.5H2O）作为阻燃剂可同时在凝聚相和气相发挥作用。在凝聚相中，硼酸锌能熔化、脱水，形成玻璃态包覆层，促进成炭，减缓聚合物的分解及可燃性气体的生成速度，达到阻燃、抑烟的双重作用。在气相，硼酸锌由于分解产生水蒸气而吸热，在体系中生成卤化锌、卤化硼，在气相中捕获活性H·和OH·起阻燃作用。2ZnO·B2O3＋12HClZn(OH)Cl