無鹵阻燃TPE（Thermoplastic Elastomer） 是一種具有橡膠的高彈性，高強(qiáng)度，高回彈性，又具有可注塑加工的特征的材料。

一、阻燃劑介紹

阻燃劑種類很多，很難有一種方法進(jìn)行分類，一般的分類如下：

按是否含鹵素分類：

（1）含鹵阻燃劑：溴系阻燃劑 DBDPO,TBBA及其共聚物；

氯系阻燃劑環(huán)狀芳香化合物；

含鹵磷酸系含鹵素的磷酸酯類阻燃劑。

（2）無鹵阻燃劑：磷系化合物；金屬氫氧化物；硅系阻燃劑；磷氮系阻燃劑；

按阻燃劑化學(xué)成份分類：

（1）有機(jī)類：磷系阻燃劑磷酸酯,含磷多元醇, 含磷胺類；

含氮化合物磷酸銨，碳酸銨硅系阻燃劑高分子阻燃劑氯化聚苯乙烯, 氯化聚氯乙烯,

芳香族工程塑料，有機(jī)硅聚合物。

（2）無機(jī)類：水合金屬化合物氫氧化鋁，氫氧化鎂；硅系阻燃劑

其他無機(jī)阻燃劑硼系化合物,含銻、含鉬化合物,錫酸鋅。

目前無鹵阻燃TPE材料廣泛用的阻燃劑的是無鹵阻燃添加劑，主要以磷系化合物和金屬氫氧化物為主，還有硅系阻燃劑及磷氮系阻燃劑等。

二、磷系化合物阻燃劑

  阻燃機(jī)理：該類阻燃劑燃燒時(shí)生成的偏磷酸可形成穩(wěn)定的多聚體，覆蓋于復(fù)合材料表面隔絕氧和可燃物，起到阻燃作用，其阻燃效果優(yōu)于溴化物，要達(dá)到同樣的阻燃效果，溴化物用量為磷化物的4～7倍。該類阻燃劑主要有磷酸酯和含鹵磷酸酯及鹵化磷等，廣泛地用于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。

  磷系阻燃劑大都是液體，主要用于PU、PVC等塑料。小分子磷系阻燃劑的主要缺點(diǎn)是揮發(fā)性大、耐熱性不高，目前正努力開發(fā)大分子量的化合物和齊聚物，如GreatLake公司的Firemacster836為鹵化磷酸酯，含有磷、溴、氯，具有很低的粘度，特別適合用于澆注制品和PU軟泡塑料中。具有阻燃和增塑、阻燃和交聯(lián)的多功能化是磷系阻燃劑發(fā)展的另一個(gè)主要方面，阻燃增塑劑特別是低溫下增塑作用主要用于PVC制品中，如國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的二異丙苯磷酸酯。阻燃交聯(lián)劑是一些具有反應(yīng)活性的含磷多元醇類，不僅可用作PU的反應(yīng)型阻燃劑，而且還與溴系阻燃劑并用于環(huán)氧樹脂中，可大大減少溴阻燃劑的用量。磷系阻燃劑今后還要向低毒化發(fā)展，不僅解決產(chǎn)品本身的毒性，還要考慮燃燒分解產(chǎn)物的毒性以及廢品的環(huán)境污染問題，甚至還要考慮生產(chǎn)、銷售、貯運(yùn)過程中的毒性問題。

三、金屬氫氧化物

1、氫氧化鎂

  氫氧化鎂為白色粉末，無毒、無味、無腐蝕，其熱分解溫度為390-430℃。主要用于軟磁鐵氧體、CPE、CPC阻燃劑。廣泛應(yīng)用于EVA、PP、PE、PVC、PS、HIPS、ABS、PA、PC等塑料橡膠中，也可用于不飽和聚脂和油漆、涂料中。是一種高填充量和添加型的無機(jī)阻燃劑和抑煙劑。

  其阻燃機(jī)理如下：氫氧化鎂在受熱時(shí)（340-490℃）發(fā)生分解吸收燃燒物表面熱量起到阻燃作用；同時(shí)釋放出大量水分稀釋燃物表面的氧氣，分解生成的活性氧化鎂附著于可燃物表面又進(jìn)一步阻止了燃燒的進(jìn)行。氫氧化鎂在整個(gè)阻燃過程中不但沒有任何有害物質(zhì)產(chǎn)生，而且其分解的產(chǎn)物在阻燃的同時(shí)還能夠大量吸收橡膠、塑料等高分子燃燒所產(chǎn)生的有害氣體和煙霧，活性氧化鎂不斷吸收未完全燃燒的熔化殘留物，從使燃燒很快停止的同時(shí)消除煙霧、阻止熔滴，是一種新興的環(huán)保型無機(jī)阻燃劑。

  活性氫氧化鎂阻燃劑不含有氯（Cl）、溴（Br）等鹵族元素，有很好的阻燃抑煙作用，是橡膠、塑料等高分子材料理想的低煙無鹵填充型阻燃劑。由于分解溫度比較高（340℃），更適用于EVA、PE、PP、ABS等成型溫度高的產(chǎn)品。主要用于電線電纜的阻燃絕緣料和護(hù)套料，防火填料，注塑色母料等。

2、氫氧化鋁

  氫氧化鋁（ATH）又稱三水合氧化鋁，分子式為Al(OH)3 ，相對(duì)質(zhì)量為78.00。氫氧化鋁為白色粉末，無味、無毒，相對(duì)密度2.42，200℃以上開始失水，變成氧化鋁，不溶于水或醇，溶于熱硫酸、鹽酸及堿中。

  氫氧化鋁受熱時(shí)脫水（主要在230~330℃中進(jìn)行），其結(jié)晶水的析出分三個(gè)階段。第一個(gè)吸熱峰值在230℃左右，相當(dāng)于三水合氧化鋁部分失水轉(zhuǎn)變?yōu)閱嗡涎趸X；第二個(gè)吸熱峰值在300℃左右，相當(dāng)于單水合氧化鋁進(jìn)一步失水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶氧化鋁；第三個(gè)吸熱峰位于500℃左右，相當(dāng)于單水合氧化鋁進(jìn)一步分解轉(zhuǎn)化為Al2O3，此外，氫氧化鋁的起始脫水溫度和吸熱峰值的位置，跟氫氧化鋁的粒度、粒度分布、純度和加熱條件有關(guān)系。

  氫氧化鋁廣泛應(yīng)用于阻燃PP、PE、EVA、ABS、HIPS、PVC、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、丙烯酸酯、軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、橡膠、乳膠、涂料等，改性后也可用作PA阻燃。

  用氫氧化鋁阻燃時(shí)，多于其他阻燃劑復(fù)配使用，單一的氫氧化鋁的阻燃效率不夠，對(duì)添加量要求嚴(yán)格的基材，大量的添加會(huì)影響基材的阻燃性能和其他性能。

　目前國(guó)內(nèi)氫氧化鋁用量較多，但隨著高聚物加工溫度的提高，氫氧化鋁易分解，降低阻燃作用，氫氧化鎂較氫氧化鋁具有如下優(yōu)點(diǎn)：

①氫氧化鎂熱分解溫度達(dá)330℃，比氫氧化鋁高100℃，故有利于塑料加工溫度的提高，加快擠塑速度，縮短模塑時(shí)間；

②氫氧化鎂與酸的中和能力強(qiáng)，可較快地中和塑料燃燒過程產(chǎn)生的酸性氣體SO2、NOx、CO2等；

③氫氧化鎂分解能高，有利于吸收燃燒熱，提高阻燃效率；

④氫氧化鎂抑煙能力強(qiáng)、硬度小，對(duì)設(shè)備摩擦小，有助于延長(zhǎng)生產(chǎn)設(shè)備壽命。

四、磷氮系阻燃劑

  磷－氮系阻燃劑主要是通過磷－氮協(xié)同效應(yīng)作用達(dá)到阻燃目的，具有磷－氮的雙重效應(yīng)，阻燃效果比較好。

  聚磷酸銨（APP）的含磷量高達(dá)30％～32％，含氮為14％～16％。這類阻燃劑最突出的特征是燃燒時(shí)的生煙量極低，不產(chǎn)生鹵化氫。由于聚磷酸銨熱穩(wěn)定性好，可替代磷酸銨。

  聚磷酸銨為白色結(jié)晶或無定形微細(xì)粉末。APP的水溶性和吸濕性隨聚合物增加而降低。國(guó)內(nèi)按聚合度n的不同可分為水溶性(n＝10～20，相對(duì)分子質(zhì)量1000～2000)和水不溶性(n＞20，相對(duì)分子質(zhì)量大于2000)兩種。n可大于1000。國(guó)外把n＜100稱為結(jié)晶相I聚磷酸銨(APPⅠ)，把n＞1000的帶支鏈的APP稱為結(jié)晶相Ⅱ聚磷酸銨(APPⅡ)。n＜100的短鏈APP對(duì)水的敏感性(可水解性)比超長(zhǎng)鏈(M＞1000)APP大，而后者的熱穩(wěn)定性和耐水解性較高。長(zhǎng)鏈APP在300℃以上才開始分解成磷酸和氨，而短鏈APP在150℃以上就開始分解。

  常用的結(jié)晶態(tài)APP為水不溶性長(zhǎng)鏈狀聚磷酸銨鹽。APP含磷量大、含氮量高，磷氮體系產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，阻燃性好。相對(duì)密度小，分散性好，化學(xué)穩(wěn)定性好、消煙、毒性低。

  APP廣泛應(yīng)用于膨脹型防火涂料、聚乙烯、聚丙稀、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、橡膠制品、纖維板及干粉滅火劑等，是一種使用安全的高效磷系非鹵消煙阻燃劑。

  APP在聚氨酯硬泡中有很高的阻燃性、尺寸穩(wěn)定性、耐水解性和耐熱性。對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的有毒和腐蝕性氣體生成量，甚至可與未阻燃的同類材料媲美。一氧化碳及氯化氫的生成量也比含鹵聚氨酯泡沫塑料低得多。

  聚磷酸銨具有膨脹阻燃功能，故更有利于降煙和抗滴落，雖然為固體，但易于在多元醇中分散。一般來說，含較多聚酯多元醇的聚氨酯組分比聚醚多元醇組分更適合于用APP阻燃。用量5～20份。