阻燃剂分为有机阻燃剂及无机阻燃剂。有机阻燃剂主要包括卤系、磷系及卤—磷系阻燃剂。无机阻燃剂主要有氢氧化铝、三氧化二锑、氢氧化镁、硼酸锌等。我国所生产及使用的阻燃剂中,无机阻燃剂所占的比例较小。例如,1997年我国阻燃剂生产能力约130000t,其中无机阻燃剂仅占11.5%,而美国无机添加型阻燃剂需求量约占阻燃剂总量的87%。在无机阻燃剂中,虽然三氧化二锑消耗量较大(如日本年消耗量达16000t,主要作为阻燃助剂与卤系阻燃剂配合使用),但因其不能抑烟,具有一定的毒性而受到限制。目前,阻燃技术出现了非锑化趋向,能部分或全部取代三氧化二锑的阻燃剂主要有硼酸锌、锡酸锌、钼化合物等。

硼酸锌为白色或淡黄色结晶粉末,具有热稳定性好、粒度细、无毒等优点,硼酸锌主要有如下几种衍生物,其分子式分别为:

ZnO・B2O3・2H2O、3ZnO・2B2O3・5H2O、2ZnO・3B2O3・7H2O、2ZnO・3B2O3・3.5H2O。

在上述几种不同结构的硼酸锌中,由于2ZnO・3B2O3・3.5H2O具有较高的脱水温度,在250℃以上仍能保留结晶水,因此具有较高的商业价值。商品级硼酸锌通常是指2ZnO・3B2O3。

硼酸锌除具有阻燃性能外,还有着消烟、息灭电弧及防虫等功能,是一种性能优良的无机阻燃材料。由于硼酸锌有多种衍生物,低水合硼酸锌产品的化学成分与其理论量常有偏差,国内硼酸锌厂家产品的化学成分往往波动较大。硼酸锌主要用于橡胶、塑料、涂料、电缆、防锈漆、纺织物的阻燃,还可用于木材及纸张的防霉、防腐、防蛀。目前国内年消耗硼酸锌5000t左右。

硼酸锌阻燃机理:当温度高于300℃时,硼酸锌会产生热分解放出结晶水,起到吸热冷却作用和稀释空气中氧气的作用。另一方面,在高温下硼酸锌分解生成B2O3(若材料中含有卤素时还生ZnX2、ZnOX。X为Cl或Br),附着在聚合物的表面上形成一层覆盖层。此覆盖层可抑制可燃性气体产生,也可阻止氧化反应和热分解作用。此外,在含卤材料中,燃烧时还产生BX3,BX3与气相中的水作用生成HX,在火焰中有卤素原子游离基生成。该游离基能阻止羟基游离基的链反应,从而起到阻燃作用。

高效、低烟、低毒是阻燃剂的发展方向。随着我国阻燃标准和法规的完善,我国无机阻燃剂的市场需求将逐年增大。硼酸锌作为一种无机阻燃剂,具有优良的阻燃、抑烟、熄灭电弧的性能,它能使物品燃烧时散发较少的有毒、有害烟气,国内在电缆、采煤输送带方面已得到大量应用。随着在塑料、橡胶类大宗产品中的进一步推广应用,硼酸锌的需求量将得到迅速的增长。

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