阻燃塑料：过去和现在

阻燃剂是一类化学品，旨在为特定火灾风险情况下的聚合物提供被动防火保护。 阻燃剂提供的防火保护范围广泛，从抗燃性到减缓火焰蔓延/放热增长，再到减少烟雾和有毒气体。 如果选择和实施得当，阻燃剂可用于执行广泛的安全措施。 重要的是要记住，每种阻燃解决方案都必须针对特定聚合物和特定测试进行定制。 换句话说，阻燃剂是用于热塑性塑料、热固性塑料、纺织品和涂料中以防止或阻止火势蔓延的化学品。

阻燃剂是聚合物添加剂的例子，在塑料制造过程中的某个时刻添加到塑料中，为塑料带来特定的优势（例如改善机械、热或电性能、颜色以及氧气或紫外线防护） 聚合物本身无法提供。 需要理解的一件重要的事情是，不存在通用阻燃剂这样的东西，因为在一项特定测试中与聚合物配合良好的材料可能不适用于另一项测试中的相同聚合物，或者不适用于同一测试中的不同聚合物。 测试。 每个阻燃剂应用都必须在特定测试中针对特定聚合物进行定制。 新阻燃剂应用的开发需要对聚合物化学、聚合物热分解行为和阻燃机理进行适当的研究和仔细的关注。

2009年全球阻燃化学品市场规模超过30亿英镑，价值超过40亿美元。 预计到 2014 年将达到 61 亿美元。重要应用包括航空航天、汽车、电子和电气产品、地毯、纺织品、公共交通（火车、船舶和地铁）、建筑、军事以及电线电缆。

最常见的阻燃剂是溴化阻燃剂，由于其在广泛的聚合物和应用中具有出色的功效且成本低廉，因此被广泛使用。 这些材料自 20 世纪 30 年代以来就广为人知，并且已被证明是有效的。 但某些阻燃剂的使用引起了环境和健康相关的担忧，因此必须将其撤回。 例如，多氯联苯 (PCB) 因被发现有毒而于 1977 年被禁止。 自 2008 年起，欧盟已禁止多种类型的多溴二苯醚 (PBDE)； 10 年后，瑞典发现它们在母乳中积累。

就环境问题而言，有两起重大环境事件引起了公众的关注，并导致西方世界普遍排斥化学品。 其中包括伦敦大雾霾（英国，1952 年）和凯霍加河火灾（美国俄亥俄州克利夫兰附近，1969 年），前者因排放造成大量人员死亡，后者因化学处理不当导致水“着火”。 2006 年，五溴二苯醚和八溴二苯醚被这些化学品的最后一家主要制造商（五大湖化学公司，现为科聚亚的一部分）自愿撤回，并在美国受到环境保护署 (EPA) 的严格监管，从而确保了 这些化学品没有新的主要用途。

除此之外，2012 年 5 月，《芝加哥论坛报》发表了一篇内容丰富的文章，呼吁禁止整个化学类别的阻燃剂。 《芝加哥论坛报》在文章中提到，塑料制品中使用的有毒化学物质与严重的健康问题有关，包括癌症、发育问题、神经缺陷和生育能力受损。

考虑到阻燃剂的上述缺点，去年发生了重大变化； 已使用数十年的阻燃剂（例如溴化二苯醚和六溴环十二烷 (HBCD)）在 2013 年底或 2014 年底后将不再被允许使用。即使有一些国家监管例外，这些阻燃剂的使用时间也不太可能延长 超过一两年。

由于所有这些令人担忧的问题，阻燃剂制造商考虑推出一些对环境无害且不会引起健康问题的不同阻燃剂。

阻燃剂有什么新变化？

随着溴化阻燃剂的禁令，许多公司已经想出了新的替代品。 在许多情况下，替代品是聚合溴化聚合物。 这是因为与小分子相比，聚合物材料对环境的影响往往要低得多（生物蓄积性和毒性因素低）。 随着阻燃剂制造商推进这项技术，聚合物阻燃剂的使用可能会继续下去。 事实上，从制造角度来看，与它们正在取代的阻燃剂相比，聚合物阻燃剂具有一些优越的优势。 具体来说，它们可能更容易熔融复合成塑料，并且可以在最终塑料产品中提供更好的性能平衡，因为最终产品将是聚合物/聚合物共混物，而不是含有填料/添加剂的聚合物。 这些聚合物添加剂的商品名称包括 GreenArmor (Albemarle)、Emerald Innovation (Great Lakes) 和 FR122 (Israel Chemicals)，是 2012 年的新趋势，并且可能会持续下去。

新型商用非卤化阻燃剂

第一组新的非卤阻燃剂是聚合/低聚膦酸酯化合物，由

公司名为 FRX Polymers。 FRX Polymers 拥有一系列聚合物添加剂和反应性低聚物，所有这些都可以熔融、与其他聚合物复合，或者可以直接用作固有阻燃材料。 其在纤维、电子、交通（航空航天、火车）、建筑和施工领域的应用已被声称。 看来最有效的聚合物是那些在聚合物主链中含有氧的聚合物，包括聚碳酸酯、聚酯[不饱和的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯]、热塑性聚氨酯和环氧树脂。

另一家公司Israel Chemicals Limited最近推出了另一种聚合物非卤阻燃剂Fyrol HF-5。 它含有高含量的磷，这表明它可以有效用于汽车、床垫和家具应用中使用的软质聚氨酯泡沫。

保护涂层 – 新的阻燃方法

在热塑性材料中实现阻燃保护的另一种方法是使用保护涂层。 有两种与热塑性塑料相关的著名方法。 第一种是在热塑性塑料上使用红外反射涂层，这样材料就不会加热到足以热分解和点燃的程度。

另一种保护涂层方法是使用逐层 (LbL) 涂层。 这些已成功用于纺织品和泡沫。

用于塑料增材制造的阻燃剂

在过去的一年里，一项全新的技术开辟了新的市场、新颖的应用以及将塑料制品制造带给更广泛的公司的潜力。 引起这种爆炸性变化的技术被称为增材制造或 3D 打印。 增材制造有潜力使塑料定制零件、设计和形状变得容易获得，这在很多方面与印刷机使书面文字变得更加可用的方式非常相似。

问题是阻燃剂是如何出现的？

通过检查打印部件的应用可以找到答案。 更具体地说，通过检查打印部件的使用以及与这些应用相关的任何火灾风险。

如果您只是打印一个玩具或一个用作模型的简洁形状，那么任何与 3D 打印工艺兼容的塑料都是可以接受的。 但如果您正在为电子应用程序或定制部件制作定制外壳，则可能存在与之相关的火灾风险。 如果塑料部件附近有可能发生电气短路，则可能需要阻燃性，而用于 3D 打印的常见热塑性塑料（通常是 HIPS 或 ABS）可能无法满足这一需求。

除了阻燃剂领域的所有这些发展之外，还在国际层面举行各种会议，来自该领域的专家齐聚一堂，讨论此类阻燃剂的制造，这种阻燃剂不会对环境和健康构成威胁 众生的。 我们都同意阻燃剂是必要的，因为它们可以防止火灾，但阻燃剂的制造商应该尝试找出这样的配方，既不损害所有生物的健康，又确保环境安全。

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