【正文】 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 ? 插層石墨（ EG）受熱或 暴露于火焰下； ? 層板間的分子分解并釋放氣體； ? 石墨層板在氣體作用下，受力膨脹。 O1 / 2 H + SOH 1)(m )( H S O C 1 / 4 O + SOH m + C2 4 n 2424+24n242 ?? 膨脹阻燃機(jī)理 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 Twostage expansion: ? 160 oC。 ? 230280 oC. Fig. TMA Plot of GRAFGuard TM160 ? EG的性能參數(shù) ? EG Onset Temperature Onestage expansion: ? 230280 oC Fig. TMA Plot of GRAFGuard TM220 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 序號(hào) 插層劑 初始膨脹溫度 /℃ 1 FeCl3 乙二酰氯 57 2 FeCl3 丙二酰氯 106 3 FeCl3 丙乙酰氯 118 4 FeCl3 3苯基丙酰氯 137 5 FeCl3 苯甲醇 159 6 FeCl3 氯甲酸苯酯 164 7 FeCl3 乙酰氯 172 8 FeCl3 1,4丁二醇 187 9 FeCl3 三磷酸五鈉 205 10 FeCl3 2苯氧氯乙烷 233 不同插層劑對(duì) EG初始膨脹溫度的影響 ? EG的性能參數(shù) Trade Name Nordmin 35 Nordmin 60 Nordmin 248 Nordmin 251 ? 灰份， % ? 水分， % ? 膨脹倍率， ml/g 40 60 220 250 ? pH ? 揮發(fā)份， % ? 粒度， mm (80%) (84%) (75%) (83%) 表 614 幾種膨脹石墨性能參數(shù) 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 ? EG的應(yīng)用 ? a bination of GREPEG, RINKA and APP ? high oxygen indices , UL94 V0, low smoke ? good mechanical properties GREPEG: improved thermally EG GREPRP: RINKA(stabilized red phosphorus) + GREPEG GREPAP: APP + GREPEG FLAMECUT GREP Series A new and halogenfree type FR system for thermoplastics 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 Example: adding EG to flexible PUF EGFR Polyurethane foam Formulation ponent: Polyol +EG (Expandable Graphite) + reaction aids + TDI(Tolylene diisocyanate) 北京理工大學(xué) 物理膨脹阻燃體系基礎(chǔ)與應(yīng)用 表 615 Exolit174。 AP系列膨脹型阻燃劑 商品名 特點(diǎn) 推薦應(yīng)用 AP 422 未經(jīng)表面處理 聚烯烴、涂料、聚氨酯、紡織品后處理及 熱固性樹脂 AP 423 微粉化 AP 422 平均粒度 10?m 同上 AP 462 AP 422表面包覆三聚氰胺 /甲醛樹脂 同上 AP 740 復(fù)合膨脹型阻燃劑 不飽和聚酯、樹脂基復(fù)合材料 AP 750 AP 422與協(xié)同劑復(fù)合 PP, PE, EVA AP 751 復(fù)合膨脹型阻燃劑 玻纖增強(qiáng) PP及 PE AP 752 耐水及耐酸腐蝕 可用于汽車蓄電池 PP殼體等 IFR 23 第一代復(fù)合膨脹型阻燃劑 聚烯烴 IFR 36 復(fù)合膨脹型阻燃劑 環(huán)氧涂料及環(huán)氧樹脂 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 Table ( cont.) Chemical name Manufacturer Trade name Applications 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 Ref. Horrocks A R and Price D edited, Fire retardant materials, Woodhead Publishing Ltd. 2022, England 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 表 616 AP 750膨脹阻燃 PP的阻燃性能及物理機(jī)械性能（阻燃劑添加質(zhì)量分?jǐn)?shù) 30%） 性能 均聚 PP/AP 750 嵌段共聚 PP/AP 750 測(cè)試方法 UL 94垂直燃燒 V0（ ） V0（ ） UL 94 氧指數(shù) /% 32 ISO 4589 灼熱絲實(shí)驗(yàn) /℃ 960 960 IEC 69521 密度 /（ kg/m3） 1009 1002 ISO 1183 熔流指數(shù) (230℃ )/（ g/10min） 7 8 ISO 1133 拉伸強(qiáng)度 /MPa 24 22 ISO 5272 伸長(zhǎng)率 /% 4 18 ISO 5272 彎曲模量 /MPa 2300 1850 ISO 178 熱變形溫度 /℃ 98 102 ISO 752 簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度（缺口） /（ kJ/m2） 2 7 ISO 180 球壓痕實(shí)驗(yàn) /℃ 135 125 UL 746 漏流徑跡指數(shù) /V 600 600 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 PP/30%AP 750膨脹阻燃體系重復(fù)加工后的燃燒性能 均聚 PP添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30% AP 750、少量硬脂酸鈣及抗氧劑的共混體系經(jīng)過(guò) 10次重復(fù)加工、造粒、注塑成型后， UL 94垂直燃燒總的燃燒時(shí)間的對(duì)比數(shù)據(jù)。 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 表 617 加工 PP/30%AP750體系雙螺桿擠出機(jī)各段溫度設(shè)定參考值 設(shè)定溫度 /℃ 170 175 180 185 180 175 175 170 螺桿分段 1 2 3 4 5 6 7 8 聚合物進(jìn)料 熔融 脫氣 側(cè)向加 阻燃劑 脫氣 該體系的熔流速度為 12g/min（ 230℃ ）。為保證 AP 750阻燃劑的熱穩(wěn)定，同時(shí)獲得良好的分散及較高的擠出產(chǎn)率，可以采用“軟”的螺桿組合及側(cè)向添加阻燃劑的方式進(jìn)行加工。盡量平衡阻燃劑分散均勻、物料滯留時(shí)間、剪切力及產(chǎn)出效率等因素。 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 Intumescent PP is fully capable of meeting the different requirements in product lifecycle*. * Ref. Wolfgang Wanzke, et al. Intumescent systems for polyolefinsperformance profile in electrical applications, Flame Retardants’98, p195206 Table 618 Fire Retarded Polypropylene Components Virgin PP IFRPP Clorinated FRPP Brominated FRPP Polypropylene 100 75 57 67 Exolit IFR 23 25 Alicyclic chlorine FR 34 Aromatic bromine FR 25 Antimony oxide 8 Zinc borate Oxygen index, % 18 30 27 28 UL94 rating NRa V0 V0 V0 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 F i g . O p t i c a l s m o k e d e n s i t y o f F R P P c o m p o u n d s02004006008001 2 3 4 5 6t i m e ( m i n )Ds (flaming conditions)`Owing to mode of action of IFRs, only very little smoke is formed in the early stages of a fire. Brominated FRPP Chlorinated FRPP IFRPP PP 北京理工大學(xué) 商品化膨脹型阻燃劑 ● 膨脹型阻燃劑 北京理工大學(xué) 新型膨脹型阻燃劑 北京理工大學(xué) 膨脹型阻燃劑籠型磷酸酯 Trimer 國(guó)際上率先合成， 1 kg 級(jí)水平 化學(xué)名稱 化學(xué)結(jié)構(gòu) 熱穩(wěn)定性 TGA 1% / 5% /℃ 磷含量 / % 熔點(diǎn) /℃ 主要應(yīng)用 Tri(2,6,7trioxa1phosphabicyclo[.2]octane1oxo4methanol)phosphate ( Trimer ) 316 / 338 349 熱塑性塑料 熱固性塑料 耐燒蝕涂層 阻燃涂層 O O ) 3OPOO C H 2OP (2022年 11月 25日 新型膨脹型阻燃劑 表 619 Trimer的結(jié)構(gòu)式及主要性能