用于TPU彈性體的無鹵阻燃劑介紹

12-04 2023 | View:

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。

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普通TPU 的極限氧指數（LOI）僅為19％左右，影響其在汽車、電纜等部分火災安全性要求高的領域的應用，對TPU 進行阻燃改性非常重要。

一、磷系阻燃劑

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。磷系阻燃劑毒性低，但是價格較高。

二、氮系阻燃劑

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。

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。

三、硅系阻燃劑

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。

四、納米無機阻燃劑

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。

五、膨脹型阻燃劑

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。膨脹型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。