无卤透明阻燃剂(TPU阻燃剂大全)

Posted 2023-05-28

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无卤透明阻燃剂(TPU阻燃剂大全)

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种由低聚物二醇软段与二异氰酸酯-扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物。TPU加热后可以塑化，具有优异的加工性能;同时，TPU的强度、弹性以及耐磨性等性能优异，已广泛地应用于汽车、涂料、国防、建筑材料、服装、电线电缆等行业。普通 TPU 的极限氧指数(LOI)仅为19%左右。

磷系阻燃剂阻燃TPU

磷系阻燃剂在高温下分解成磷酸或其酸酐，能促进成炭，形成的炭层可以隔热隔氧，为固相阻燃;磷系阻燃剂在燃烧期间产生PO· 自由基以捕获燃烧自由基，中断燃烧链反应来提高材料的阻燃性，属于气相阻燃。常用的磷系阻燃剂有红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸酯、次磷酸盐以及磷氮化合物等。

氮系阻燃剂阻燃TPU

氮系阻燃剂阻燃的材料燃烧时会吸收大量的热量并分解形成 NH3、N2 等不燃气体，以此稀释易燃气体，属于气相阻燃。目前常用的氮系阻燃剂主要为三聚氰胺及其衍生物。

硅系阻燃剂阻燃TPU

硅系阻燃剂主要分为有机硅和无机硅两类。常用的无机硅阻燃剂为 SiO2、硅胶和层状硅酸盐等，其阻燃机理是无机硅化合物会在材料表面起到屏障作用，可以隔绝氧气并提升成炭率;有机硅阻燃剂包括硅树脂和硅橡胶等，防熔滴效果好，能够分解形成致密的硅炭层。硅系阻燃剂常与其它阻燃剂协同阻燃。

纳米无机阻燃剂阻燃TPU

纳米无机阻燃剂种类多样，主要为一些金属氧化物、金属氢氧化物以及纳米层状硅酸盐如蒙脱土、水滑石和凹凸棒土等，其最大的特点是绿色无污染且毒性低。通过引入纳米级颗粒状、层状或管状的无机阻燃剂，可以提高材料热稳定性和力学性能。纳米级无机阻燃剂可以作为阻隔层有效地隔氧隔热，属于凝聚相阻燃。但是无机阻燃剂阻燃效率低，添加量大且容易损害材料力学性能，故常作为协效阻燃剂与其它阻燃剂复配使用。

膨胀型阻燃剂阻燃TPU

膨胀型阻燃剂(IFR)一般是由炭源、酸源和气源构成的一种复配阻燃剂。炭源在加热时可以形成炭层，主要为高碳含量的多羟基化合物，例如季戊四醇(PER);酸源在材料燃烧过程下产生无机酸使得含碳多元醇脱水，一般为无机酸或燃烧中能原位生成酸的化合物，如聚磷酸铵等;气源则可以在材料燃烧时受热分解产生大量不燃气体，从而稀释氧气浓度，多为含氮类化合物，如三聚氰胺等。常用的 IFR 一般由APP、PER、三聚氰胺等组成。IFR 具有阻燃效率较高、毒性低、抑烟等优点，目前被广为关注。

目前，以生物基材料为炭源的 IFR 体系是膨胀型阻燃剂研究的热点之一，木质素、环糊精、淀粉和壳聚糖等都被用于IFR体系中。相较于普通的膨胀型阻燃剂，生物基膨胀型阻燃剂更加绿色环保。

结语

目前，阻燃TPU主要通过混合改性方法制备。用于TPU阻燃改性的无卤阻燃剂种类也较多，磷系阻燃剂毒性低，但是价格较高;氮系和硅系阻燃剂无毒无污染，但是单组分使用时阻燃效率不高，多与其他阻燃剂复配使用;纳米无机阻燃剂无毒且成本低，但阻燃效率不高;膨胀型阻燃剂是复配阻燃剂，阻燃效率较高，且生物基膨胀型阻燃剂对环境和人体无害。因此对膨胀型阻燃剂尤其是生物基膨胀型阻燃剂的研究是目前TPU无卤阻燃研究的主要趋势。