陶瓷化阻燃剂

小小的太阳 · 发表于 2015-10-26 09:21:23

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陶瓷化阻燃剂
（Fire Retardant Synergist & Smoke Suppressant）
一、产品优点:（ZB系列陶瓷化阻燃抑烟剂）
①1%脱水温度高达290℃以上，在聚合物的加工温度下保持稳定；
②550~600℃时开始形成玻璃化陶瓷化层，抑烟和抑制余烬燃烧效果高；
③ZB系列陶瓷化阻燃剂可以取代（甚至全部取代）三氧化二锑（Sb2O3），在某些体系中与三氧化二锑共同使用时表现出更好的协效阻燃作用。
④用做聚合物的阻燃剂、抑烟剂、余烬燃烧抑制剂、抗滴落剂，适用于PVC、尼龙、环氧树脂、聚烯烃、聚酯、热塑性弹性体及橡胶等体系。
⑤不含游离测ZnO，对含卤聚合物的热稳定性影响小。
⑥折光率与聚合物相近，对制品的透明度无明显影响。
⑦不降低制品电绝缘性，耐电弧性显著。
ZB系列陶瓷化阻燃剂：（适用于有机硅耐火密封胶，样品已通过国家火检中心做测试）。
二、化学性质：
理论成分 B2O3 ZnO 低温陶瓷化助剂结晶水（H2O）
含量 43.0±1.0% 32.0±1.0% 11.0±1.0% 13.5±0.5%
三、物理性质：（25~35/kg）
项目/Item 单位/Unit ZB-08 ZB-05 ZB-03
粒径D50 Um 6~8 4~6 2~3
灼烧失重L.O.I % 13.5 13.5 13.5
水分Moisture % ≤1.0 ≤1.0 ≤1.0
比重(SG) g/cm3 2.67
折射率Refractivity -- 1.58
1%脱水温度 ℃ >290
四、SEM扫描电镜：


说明：完美结晶形态（枣核型、花生米型、椭球形），使得体系具有高填充、分散均匀、流动性好、易于加工等好处。
注：如要求最高阻燃测试性能和成碳结壳性能等物理性能，我们推荐使用超细颗粒的ZB-03。


1.ZB系列陶瓷化阻燃剂可以取代（甚至全部取代）其它阻燃剂，例如：三氧化二锑。在某些体系中与三氧化二锑有协效阻燃作用。
2.用于含卤素阻燃体系时，建议用量约于3-25phr之间（每100份聚合物的份量比例）。
3.用于不含卤素的系统时，建议用量为10-250phr，一般与氢氧化铝、氢氧化镁共同复合使用。
使用建议：
1. 有卤体系
在含卤素阻燃体系中，理想的配方试验起点是用ZB系列陶瓷化阻燃剂替换50%的氧化锑（以下简称Sb2O3）。如果试验结果能保持同样或达到更高的阻燃性能，则可逐渐替换更多的Sb2O3。ZB系列陶瓷化阻燃剂、Sb2O3、氢氧化铝一起可在阻燃试验性能上表现出更高的协效作用。
2. 无卤体系
在无卤体阻燃系中，ZB系列陶瓷化阻燃剂可与氢氧化铝或氢氧化镁复配使用， ZB陶瓷化阻燃剂：氢氧化铝或氢氧化镁（按1:10至3:10的比例）以100~250phr（每100份聚合物的份量比例）共同填充，作为理想的配方试验起点。
五、TG热重分析对比

ZB 陶瓷化阻燃剂

普通硼酸锌
问：ZB陶瓷化阻燃剂与普通硼酸锌的主要区别是什么？
①ZB陶瓷化阻燃剂中含有“低温陶瓷化助剂”，可在550~600℃自烧结成坚硬的陶瓷。而普通硼酸锌在550~600℃则分解成粉末，无法自烧结；
②当温度达到700℃以上时普通硼酸锌分解更加严重，分解后的粉末无结构强度，且分解出的B2O3有毒，不符合Reach指令。
六、与普通陶瓷阻燃剂的对比：
1.陶瓷化阻燃剂 VS 普通阻燃剂（800℃x3h）对比





2.ZB陶瓷化阻燃剂 VS 普通硼酸锌：



            ZB-08                         普通硼酸锌
七、阻燃机理：
1. 290℃以上开始分解并释放出结晶水，吸热降温；
2. 380℃达到脱水峰值，与AL(OH)3、Mg(OH)2等阻燃剂协效阻燃；
3. ZB硼酸锌在高温下可形成一种低熔点的玻璃态物质，并与AL(OH)3、Mg(OH)2等分解出的“AL(OH)3+ Mg(OH)2”在550~700℃左右共同形成陶瓷化层，隔绝氧气，进而对于抑烟和抑制余烬燃烧效果更为显著，达到阻燃效果。
八、发展新趋势：
由于普通纯度三氧化二锑中一般含砷等其他重金属（三氧化二砷即砒霜），不能用作绿色填料，而高纯度三氧化二锑价格居高不下，改性企业成本压力不断增加，优良的陶瓷化（低温玻璃化）阻燃剂---ZB系列陶瓷化阻燃剂应运而生。其主要应用特点及可应用领域如下：
   1、优异的价格成本优势。
2、低比重（比重约为2.67，约为三氧化二锑的一半）。
3、优异的热稳定性、耐高温300度、高温下的颜色稳定性。
4、满足RoHS和REACH法规的要求。
5、杂质含量低，可有效提高CTI值。
6、椭球形颗粒，大大减少对模具的磨损和腐蚀，延长模具使用寿命。
7、中值粒径3~8微米，结晶水含量13.5%。
8、在工程塑料中使用：至少可取代一半的三氧化二锑，添加量为被取代三氧化二锑量的1.2倍；在尼龙中与溴化聚苯乙烯配套使用可全部替代三氧化二锑；在弹性体中可全部替代三氧化二锑；
   9、在使用氢氧化铝、氢氧化镁作为阻燃剂的阻燃剂体系中，复配添加使用后可减少机械性能的下降，提高氧指数。
10、在聚烯烃中使用：可有效抑烟、促成碳、抑余辉、抗电弧、抗滴落。
应用领域：用做聚合物的阻燃剂、抑烟剂、余烬燃烧抑制剂、抗滴落剂，适用于PVC、尼龙、环氧树脂、聚烯烃、聚酯、热塑性弹性体及橡胶等体系。
九、美国Firebrake ZB应用（我公司陶瓷化ZB可以替代，降低成本20%）
①美国Firebrake ZB 在PVC中的优点，替代三氧化二锑:
硼酸锌（简称ZB）是一种多功能添加剂﹐具有阻燃﹑成炭﹑抑烟﹑抑制烟燃和防止熔融滴落多种功效。主要品种有3.5水和7水两种,其分子式通常为2ZnO.3B2O3.3.5H2O或2ZnO.3B2O3.7H2O.所说的硼酸锌一般是指2ZnO.3B2O3.3.5H2O。2ZnO.3B2O3.3.5H2OO 为无规则或者菱性白色粉未﹐熔点980oC﹐300 oC以上开始失去结晶水。其中Firebrake ZB为标准阻燃剂硼酸锌﹐Firebrake ZB-XF为超细粉, Firebrake415为高脱水硼酸锌。硼酸锌在软质PVC制品中﹐阻燃效果较差﹐最好与氧化锑（Sb2O3）并用。硼酸锌具有较强的成炭性﹐可降低材料的发烟量﹐也是一种有效的抑烟剂。硼酸锌与氢氧化铝具有极强的协同作用﹐两者在硬质PVC中并用代替氧化锑﹐烟密度显著下降。实际使用过程中﹐硼酸锌往往与其它阻燃剂并用﹐以发挥阻燃协效作用和抑烟功能。
②PVC薄膜、PVC电缆的应用：
（1）PVC中的应用 PVC硬制品中﹐硼酸锌可全部代替氧化锑达到相近的阻燃效果。以50%的硼酸锌取代氧化锑﹐烟密度显著下降﹐但氧指数变化很小。在仅以磷酸酯增塑的软PVC中﹐当硼酸锌由0.5PHR增加到5PHR时,不仅材料作用密度大大下降﹐而且氧指数也随硼酸锌用量的增加而升高﹐说明此时单一的硼酸锌也同时具有阻燃和抑烟作用。
（2）无卤阻燃系的应用在大多数无卤阻燃体系中﹐硼酸锌与氢氧化镁并用可提高阻燃性能。美国Borax公司开发出硼酸锌新产品 Firebrake 415，粒径为2μm～10μm，脱水温度达415℃，热稳定性极高，生烟量极低，可作为PBT等工程塑料的阻燃剂和PVC抑烟剂使用，以其代替等量的Firebrake ZB可使软 PVC电缆包覆层的最大烟密度降低100～130，并可促进碳化层的形成。
（3）主要用途：
本品相当于美国U.S.Borax Inc公司研究开发的硼酸锌无机阻燃消烟剂Firebrake  ZB2335,已成为国际上较通用的无机阻燃剂，可取代氧化锑Sb2O3而广泛用于阻燃处理，且本品可单独作用并具有自身的优良特征：
1 、易分散性——本产品采用高科技特殊工艺，产品分子结构成易分散的球状体，原始粒径仅0.8um
2、温性——本品在330℃以下结晶水稳定，320℃开始发生阻燃抑烟作用。
3、多用途性——本品对PVC材料尤为适用，而且又广泛用于不含卤素的塑料、橡胶、涂料、纺织等工业，可适用的材料有：聚氯乙烯、不饱和聚酯、聚胺酯、环氧树酯、ABS树脂、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯等。
4、防霉杀菌性——本品恒定产生微量的锌离子及硼酸根离子，因而能在材料表面自然产生防霉杀菌性能，本品在欧美大量用于家居装修材料并特别适合潮湿环境。
（4）使用方法：
1、每100份无卤树脂加4~5份本品，另加10~50份超细阻燃型氢氧化镁或氢氧化铝。
2、每100份在含氯（Cl）15%~20%或含溴（Br）10%~15%的树脂体系中，加1.5~5份本品，另加1.5份三氧化二锑（Sb2O3）。当卤素含量较大时按比例加大本品，当卤素含量低时需添加含卤有机助剂。
3、为减少产品毒性，增强阻燃剂效果，降低成本，用本品取代原产品中三氧化二锑（Sb2O3）50%~80%。
五、规格与包装：每袋25公斤。
③硼酸锌ZB 用于PVC阻燃抑烟原理:
硼酸锌通常用于卤系阻燃系统，最常用于PVC，因燃烧时硼酸锌可显著提高PVC的成炭量。硼酸锌可与PVC的热分解产物HCl反应生成ZnCl，后者可催化PVC脱除卤化氢并促进交联，从而提高PVC的成炭率，而更为重要的是有效降低了生烟量。相反，在足够高的温度下，硼酸锌可在聚合物表面形成熔体层，但这通常在小火中难以发生。相反，结块硼酸锌可提高炭层的隔热性并有效地抑制阴燃。
研究表明，硼酸锌也可以改变无卤聚合物的热氧降解方式，但尚未确定是硼氧化物对烯烃聚合物或炭层中石墨化结构发生氧化的抑制作用所引起的，或单单是由于形成了具有热阻隔性的结块层。同ATH复配使用时，硼酸锌可形成多孔的类陶瓷残留物，这比单一的无水氧化铝隔热性更佳。研究发现，硼酸锌可加速MTH的脱水，并与无水MgO形成类陶瓷结构。
其实耐火密封胶、轮胎子午线等阻燃都有大规模使用。
谢谢!
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