軟質(zhì)PVC的阻燃與抑煙

PVC具有良好的阻燃性，其氯含量高達(dá)56%，氧指數(shù)為45，但作為軟質(zhì)材料使用時(shí)，需要添加大量的增塑劑，有的可使其氧指數(shù)降為22左右，所以對軟質(zhì)PVC而言其阻燃是必須的。

PVC的生煙量極大，其最大煙密度可達(dá)720，在塑料中居于榜首，純PVC的理論脫HCL氣體量是580mg/g，為降低HCL的釋放量，需加入HCl吸收體，使其在發(fā)生火災(zāi)時(shí)（800-1000度）能與氯化氫反應(yīng)，且其生成物在800度以上時(shí)能以穩(wěn)定形態(tài)殘留于炭化層中，這種多為堿金屬或堿土金屬的氧化物（碳酸鎂，碳酸鈣等）。

常用阻燃劑：

1.氫氧化鎂和氫氧化鋁

具有填充、阻燃、抑煙三大功效，是除氧化銻外最常用的阻燃劑。無毒、無腐蝕性、穩(wěn)定性好、高溫下不產(chǎn)生有毒氣體、價(jià)格低廉。

ATH：分解時(shí)吸收大量的熱、釋放大量的水蒸氣、減緩聚合物的降解速度。

MH：分解的水蒸氣吸收熱量，降低火焰的表面溫度。

合成及天然兩種。天然的是水鎂石，合成的一般是海水鹽鹵法生產(chǎn)。

MH與聚合物的熱膨脹系數(shù)不同，在加工成型時(shí)，熱脹冷縮易導(dǎo)致界面處形成微細(xì)裂紋。且MH活性較強(qiáng)，其晶體表面帶有正電荷，具有親水性，若制品長期存放于潮濕空氣中，易形成碳酸鎂，導(dǎo)致制品產(chǎn)生白斑進(jìn)而失去光澤。

MH和ATH熱分解性能比較

物質(zhì)	密度	1mol結(jié)合水量/mol	分解溫度	吸熱量kj/g
MH	2.42	34.6	340-490	1.97
ATH	2.4	31	200-300	0.77

ATH分解溫度低，一般為230左右，其脫水吸熱反應(yīng)是在聚合物從凝聚相變?yōu)橐合嘀g產(chǎn)生的，故對抑制早期的材料溫度上升起作用，比較適合加工溫度小于200的聚合物；而MH分解溫度340左右，需要更高的溫度才可發(fā)生脫水反應(yīng)，且吸熱量小，因此抑制材料溫度上升的效果沒有ATH好。而一般認(rèn)為MH的阻燃作用不僅來自于其脫水反應(yīng)，還來自其對聚合物有一定的促進(jìn)成炭作用。

MH及ATH阻燃效果比較

項(xiàng)目	效果比較
抑制材料溫度上升 降低表面放熱量 提高燃點(diǎn)（少量填充時(shí)） （大量填充時(shí)） 推遲點(diǎn)燃時(shí)間 提高氧指數(shù) 促進(jìn)炭化	MH＜ATH MH＜ATH MH＞ATH MH＜ATH MH＜ATH MH＞ATH MH＞ATH

以上可以看出，MH和ATH在脫水溫度、吸熱量、成炭方面有互補(bǔ)性，因此將二者復(fù)配使用，可在較寬的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮二者的優(yōu)勢，提高聚合物的阻燃效力。

2.氧化銻

鹵-銻是常用的阻燃體系，PVC中因其含氯，故在某些產(chǎn)品中直接加入氧化銻，便可賦予材料極好的阻燃性能。

3.含磷的無機(jī)阻燃劑

紅磷：氣相中，紅磷受熱定量的解聚成氣態(tài)的白磷，從本體遷移到聚合物表面，在表面形成氧化磷并轉(zhuǎn)移到氣相中，氧化磷可以顯著降低火焰的自由基濃度，減少火焰強(qiáng)度而阻燃；凝聚相中，紅磷可降低氧化熱，其燃燒時(shí)生成的氧化物可吸水而形成磷酸、亞磷酸及次磷酸等。磷酸失水形成玻璃狀物質(zhì)及炭渣覆蓋于聚合物表面，隔絕空氣而阻燃。

4.含硼阻燃劑

水合硼酸鋅：可單獨(dú)使用或者與鹵系阻燃劑混合使用，可以作為氧化銻的替代品。無毒、低水溶性、高熱穩(wěn)定性、粒度細(xì)、分散性好。

典型配方：

PVC SG-2	100	Hst	0.5
二鹽	1	三鹽	4
硬鈣	0.5	硬鉛	0.5
DOP	50	石蠟	1
碳酸鈣	50	氯化石蠟	10
鎂	10	鋁	30

氧化銻在100份PVC樹脂中添加量在8%以下

硼酸鋅加入10%

三氧化鉬加入1%即可

在PVC中，氧化銻和硼酸鋅的配比在1:1-1:2之間。