TA080004 利用热分析评估各种无卤(HF-Halogen free)阻燃剂(FR,Flame Retardant)的裂解及裂化温度与特性

新闻提供∶叶芳菊发表日∶2008/08/29
关键字∶ 无卤 Halogen free 阻燃剂 Flame Retardants 耐燃剂 难燃剂 问题提问
利用热分析评估各种无卤(HF-Halogen free)阻燃剂(FR,Flame Retardant)的裂解及裂化温度与特性
Thermo Gravimetry Differential Analysis on Flame Retardants
Introduction
       在高分子材料使用频率与日俱增的同时，材料之耐燃技术的开发以及耐燃剂的添加日益受到重视。近来由欧盟(RoHS)发起之无卤(HF-Halogen free)产品，对於在塑胶成形产品上使用卤素(HF-Halogen free)阻燃剂普遍率超过50%的塑料产品上产生非常大之冲击，改变阻燃剂势必产生转换时造成材料加工或产品的不稳定性， 利用热重-示差同步分析仪(TG-DTA)评估材料阻燃或裂解效果是必要采取的方法之一。而耐燃剂的使用一般分为添加型和反应型两种，所谓反应型即在聚合时与基材产生化学链结，属化学成份改变之化学改质方法，其具有不挥发、不迁移及热安定性等优点，但缺点为加工控制不容易，成本也较高。而添加型则是在高分子加工过程中添加，难燃剂与基材仅为单纯的物理作用混合，属微细构造改变之物理方法，较易挥发且可能产生迁移现象，但其优点为添加简单、可任意变化配方及兼有塑化、填充的幼纂C

 

添加型难燃剂    

       磷系难燃剂受热时，先分解出磷酸，磷酸与高分子经由脂化脱水形成焦炭层，或脱水形成聚酸(poly acids)覆狸饫颓　　惕　走O护层而阻燃，其主要难燃原理为凝相阻燃机构，因其反应过程会产生水，所以也有冷却和稀释作用。水合无机物(以氢氧化铝、氢氧化镁为主)此类难燃剂具有低烟低毒价格较低廉等特性，在燃烧的过程中。水合无机物会吸热分解产生水蒸气及不具活性的氧化物，达到良好的阻燃效果。
 
Sample Description
样品包括红磷、氢氧化镁、MPY(焦磷酸三聚氰胺)、氢氧化铝、氧化钼、碳酸镁钙等六项。
 
Test Instrument
Thermo Gravimetry/ Differential Thermal Analyzer(TG-DTA)
 
Test Principle & Methodology
       其原理为将样品置於特定气氛之下改变其温度环境或维持在一固定温度之下，观察样品的重量变化情形，进而推断样品的特性与组成。因此，热重量分析仪(TG-DTA)中有两大最重要的元件∶温度控制元件及重量量测元件。藉由两者的结合，在不同温度条件下的重量变化都能被完整的纪录下来。
 
Test Condition:
测试温度(℃)∶30℃~800℃
升温速率∶20℃/min
 
Test Table
 
项目
Lose Weight
（％）
TG 1
(Cel / ％)
TG 2
(Cel / ％)
TG 3
(Cel / ％)
TG 4
(Cel / ％)
TG 5
(Cel / ％)
TG 6
(Cel / ％)
红磷
90.9
158.8
17.7
278.3
1.8
322.1
2.5
478.2
37.7
518.5
3.9
615.2
17.2
氢氧化镁
36.1
245
2.1
413.8
1.3
449.6
3
523.9
1.9
-
-
MPY
71.9
331.8
4.9
408.4
22.1
480.8
19.7
598.8
15.7
658.9
8.8
 
氢氧化铝
34.9
300.3
30.3
-
-
-
-
-
氧化钼
99.4
325
6.3
415
1.3
874
92.2
-
-
-
碳酸镁钙
50
281.7
5
420.4
11.3
449.9
7.1
513.7
9.4
576.1
14.2
693.6
5.6

Discussion

        材料裂解温度越高，表示材料越能耐高温，也表示材料愈高温时越稳定。炭化层的形有利保持材料之构造或形状，减少可燃气体生成，保护邻接部位免於分解，妨碍可燃气体与空气接触、混合，防止火焰之下材料崩解及阻碍燃烧条件之成立。
       耐燃剂的特性并非单独耐燃剂评估就足够，一般可先分析建立各种无卤(HF-Halogen free)阻燃剂添加入材料前的特性资料库， 添加後材料变化也可较容易了解原因进而研发各种阻燃剂与材料的搭配。
   
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