zswinner'职业博客

无卤阻燃PE的研究

zswinner — Sun, 24 Aug 2008 15:22:24 CST

国内对无卤阻燃PE的研究，采用AL(OH)3、Mg(OH)2作为阻燃剂的研究很多，AL(OH)3、Mg(OH)2当前公认的具有阻燃、抑烟、填充三大功能于一身的阻燃剂，它具有无毒、无腐蚀、稳定性好、不挥发、高温下不产生有毒的气体的优点，且价格低廉，来源广泛，但作为阻燃剂，它也有填充量大，力学性能下降、加工性变差的缺点。单独使用AL(OH)3、Mg(OH)2作为阻燃剂填充PE，阻燃PE的氧指数随着AL(OH)3、Mg(OH)2的填充量增加而提高，但在低填充量（小于50%份），阻燃效果并不明显，只有大量填充才能达到一定的阻燃效果，在同一填充量下，Mg(OH)2阻燃效果比AL(OH)3要好，这是因为氢氧化镁在燃烧时不仅仅进行脱水反应，还对聚乙烯有一定的炭化作用，形成一个保护层，起到阻燃作用。在相同的填充量下，不同的氢氧化铝、氢氧化镁配比其阻燃效果差别不明显，但两种复合使用比单独使用效果要好，因为虽都是脱水反应，但在分解温度和吸热量上有差别。氢氧化铝在200～300℃之间分解，吸热量为470cal/g, 氢氧化镁在340～490℃之间分解，吸热量为187cal/g, 氢氧化铝的吸热反应是在聚合物从凝相变为液相之间产生，故对抑制材料早期温度的上升起作用，氢氧化镁需在更高的温度下才脱水，并同时有炭化效果。但氢氧化镁的吸热量相对小些，因其抑制材料温度上升的效果不如氢氧化铝，两者复合使用则能相互补充，其阻燃性能比单独使用效果要好，但AL(OH)3的热分解温度要低于Mg(OH)2，一般情况下，AL(OH)3在170-190℃时即发生分解，因此要求对PE的后加工温度的控制比较严格，因此国内学者使用Mg(OH)2的偏多，但最近美国solem公司通过增加AL(OH)3的粒子的表面积，使粒子的表面水蒸气分压下降，减少Na2O的含量，能延迟AL(OH)3的初期脱水反应，开发出可在290℃使用的AL(OH)3。

对AL(OH)3、Mg(OH)2的表面处理十分重要，研究表明，对AL(OH)3、Mg(OH)2表面处理的好坏，直接影响阻燃PE的力学性能，尤其是伸长率，国内对AL(OH)3、Mg(OH)2的表面处理方法主要是采用偶联剂或接枝的PE，均能改善AL(OH)3、Mg(OH)2与PE的相容性，有利于它们的分散，使力学性能得到改善。接枝PE大多数采用马来酸酐、丙烯酸或硅烷等极性单体，加入过氧化物进行接枝反应，都有一定的效果。

近年来对与AL(OH)3、Mg(OH)2有协同效应的阻燃增效体系的研究愈来愈受到重视，红磷、硼化物、磷化物、有机硅等与AL(OH)3、Mg(OH)2均存在不同程度的协效。聚磷酸铵与AL(OH)3、Mg(OH)2一起使用有协效作用。从阻燃机理上看，这种协效作用是因为聚磷酸铵在燃烧过程中生成的聚磷酸具有强烈的脱水作用，使AL(OH)3、Mg(OH)2的脱结晶水吸热反应进行更彻底。红磷的阻燃效果稍优于聚磷酸铵，这是因为红磷中的磷的含量要高于聚磷酸铵，红磷在燃烧时，形成磷酸非燃性液态膜，覆盖在PE的表面，起阻燃的作用，同时它形成的偏磷酸起脱水作用。聚磷酸铵在受热时，释放出NH3气体，起阻缓作用，同时生成的聚磷酸起到阻燃作用。最近研究表明：红磷的阻燃作用分为气相机制和凝聚相机制，气相机制是说红磷燃烧时的火焰中含有氧化磷的含磷物质，Hastie等人认为氧化磷能戏剧性地降低火焰的强度，凝聚相机制则表明红磷的加入使聚乙烯的热稳定性大大提高。[6,7,8]

阻燃PE研究的发展趋势

虽然有卤的阻燃PE具有优良的阻燃性能，但发烟量大、燃烧的气体有毒，因此必然不能满足环保和消防日益严格的市场要求，以AL(OH)3、Mg(OH)2为主的无卤阻燃剂必然将在阻燃PE中扮演着愈来愈重要的角色，市场的份额也将不但扩大，无卤、无毒、高效是未来阻燃PE的主流，也是当前阻燃材料的研究和发展的趋势。但从目前国内的阻燃PE的研究现状看，单独的无卤阻燃PE 其阻燃性和力学性能很难同时满足产品的要求，而进口的阻燃剂价格昂贵，故含少量的卤素与无卤阻燃剂相复合的阻燃PE不乏是一种成本低廉、力学性能均衡的阻燃产品，在短期内有一定的发展空间和市场，其低烟低卤的特性可广泛用作电线、电缆和管材。要想改善无卤阻燃中阻燃剂用量大、力学性能下降、加工性能变坏等问题，必须对无卤阻燃剂的表面处理、粒径大小、结晶形态和复配协效技术的研究，才能使国内的无卤阻燃的研究水平进一步提高

阻燃剂国际化工禁用化学分子简述

zswinner — Wed, 20 Aug 2008 07:54:59 CST

阻燃剂国际化工禁用化学分子简述

山东海龙镁业科技有限公司 WWW.HELONMY.COM

在欧洲，化学品的使用是要遵循REACH法规的。所谓REACH法规，是指欧盟规章――《化学品注册、评估、许可和限制》。该规章根据化学品已经被证实存在的或者假设存在的毒性和污染性而将其分为几个家族。例如：

CMR：是致癌性、诱变性、生殖毒性三个词语的英文缩写（Carcinogenic 致癌性, Mutagenic 诱变性, Reproductively-toxic生殖毒性）。只有被明确证实对人类健康存在高度威胁的化学品才会被归在REACH法规的授权（Authorisation）类。
PBTs：代表持久的、具有生物富集作用及毒性的物质（persistent, bio-accumulative and toxic substances）。这类物质可能会被优先归在授权（Authorisation）类。
vPvB：代表被人们高度关注的，具有强持久性和强生物富集作用的物质。该类物质归属于授权（Authorisation）类。
POPs：《关于持久性有机污染物（POPs，Persistent Organic Pollutants）的斯德哥尔摩公约》旨在控制12种持久性有机污染物（POPs）的生产、使用、进口、出口、处理和排放。公约禁止专门生产和使用持久性有机污染物（POPs）以及开发新的持久性有机污染物（POPs）产品，旨在尽量减少无意产生的持久性有机污染物POPs的排放。欧盟最近提议将另外5种物质归于公约中的内分泌干扰类中。

规则、法律、指令等都在不断的改进，并且由不同国家和各种应用领域的众多组织所决定。因此用户需要结合不同国家的产品的生产、销售和使用，应用领域、寿命终结设备的废弃物处理规则来认真研究自己的问题。

石棉

石棉是由各种矿物组成的，由于石棉具有良好的耐热性，绝缘性、耐化学侵蚀性、声音吸收性、抗拉性，在19世纪开始变得流行。而吸入石棉纤维可以引起包括间皮瘤和石棉沉滞症在内的严重疾病。自从20世纪80年代中期开始，许多国家禁止了石棉在很多方面的应用。

六类物质可以归入到“石棉”这一类中：温石棉、铁石棉、青石棉、透闪石、直闪石、阳起石。而温石棉，尽管其危害性可能相对而言比较小，但是在一些国家中也是禁止使用的，或者只可以用于某些特定的领域中。

而对于石棉的替代物，例如其它矿物纤维，天然或人造纤维（玻璃纤维或岩棉纤维、陶瓷纤维、晶须）或有机纤维（芳纶浆粕），以及碳纤维的安全性能也不能得到保证，因而需要对其进行更多的研究。

欧盟RoHS指令所禁止使用的多溴联苯（PBB）和/或多溴联苯醚（PBDE）

在欧盟RoHS指令中，有许多溶剂是不含危险物质的，但是所选择使用的溶剂也要满足其在塑料和添加剂中使用的基本标准以及大致倾向。简而言之：

技术上来讲：由于对于烟气的不透明性、毒性和腐蚀性的限制，因而需要平衡好阻燃剂的阻燃性能和低排烟度这两个方面。
法律上来讲：标准、规则、规范则因不同的国家以及不同的工业部门而变得复杂多变并且在不断的改进。
和其它添加剂一样，钫作为添加剂也需要满足环境变化的趋势以及相应的规则。
阻燃剂可以改变材料的机械性能和外观。

第一个问题就是需要决定选择不含卤素或是含卤素的体系。第二个问题是关于含磷类的添加剂的可能的使用情况。

我们没有办法穷尽所有的阻燃剂，我们可以对主要的阻燃剂进行如下的分类：

矿物类填料和添加剂：氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁以及硼衍生物是众所周知的一类添加剂，而锡衍生物、铵盐、钼衍生物、七水合硫酸镁也在实际中有着或多或少的使用。
磷系添加剂：红磷、磷酸盐的酯类添加剂、多聚磷酸铵盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐。上述物质当中有的也可以被卤化。
无机配合物或无机混合物：例如Kemgard产品，含钼酸锌的阻燃/抑烟添加剂，钼酸锌钙，氧化锌/磷酸锌，钼酸锌-硅酸镁，钼酸锌/氧化镁。
纳米填料：纳米硅酸盐、碳纳米管、类似于氢氧化铝和氢氧化镁的纳米级氧化物。该类基于纳米技术的阻燃剂根据阿尔比马尔规则分为了不同的等级。
卤素衍生物：溴化有机物常常和三氧化二锑联用而发挥协同作用。但是与此同时，这些联用将会产生许多浓烟和有毒气体，这是许多规则和标准所不能接受的。进一步而言，PBB和PBDE并不顺应RoHS规则。
溴化聚苯乙烯作为阻燃剂已经市场化。

欧盟RoHS禁止使用多溴联苯（PBB）和/或多溴联苯醚（PBDE）作为阻燃剂，但是其他溴化物则可作为阻燃剂使用。例如，SAYTESXHP-3010，一种溴化聚苯乙烯类阻燃剂是符合RoHS指令的。

而对于阻燃剂溶液的研究，一方面需要考虑整体的消防规范，另一方面需要考虑包括机械性能、电学性能、光学性能在内的其他性能。因而对于在PVC材料中所使用的阻燃剂也是如此。

氧合指数可以从38%增加到64%，但是与此同时，烟参数可以减少一半或者变为原来的1.5倍。
热稳定性和冲击强度会发生改变或稍微有所改善。

基于EVA材料的阻燃剂等级：

纯EVA的氧合指数为18%，添加了阻燃剂之后氧合指数增加到了32%，耐火等级变为了V2 or V0，而CO产量减少为原来的1/2或1/4。
断裂伸长率变为了原来的1/10，同时拉伸强度变为了原来的1/1.5。

聚合物阻燃剂的等级划分通常是按照最简单的溶剂来考虑的。例如，意大利的VAMPTECH公司已经对不含卤素、磷和重金属的具有耐火性能的玻璃纤维加强尼龙（PA）进行了等级的划分。VAMPAMID 6 3028 V0 和 VAMPAMID 66 3028 V0 分别指的是含有 30% 玻璃纤维的尼龙6（PA 6）和尼龙66（PA 66）。该公司声明他们会帮助生产商满足类似于欧盟废弃电子电器设备标准（Eu's Waste Electrical and Electronic Equipment ， WEEE）和欧盟危险物质限制指令（Restriction of Hazardous Substances， RoHS）对于化学物的要求。

在电线和电缆包覆中用作中和剂的铅衍生物的取代

铅通常存在于用作电线和电缆包覆的材料EPDM中，其作用是用来中和由残留的催化剂所产生的氯离子。迫于环境制度的压力，例如加利佛尼亚州的65号提议，正在研究用水滑石或者水滑石的交联体系来代替铅类稳定剂（D. KANG and All, ACS, Oct. 2003, paper 115）。表1列出了不同上述物质在沸水中的溶胀率、老化后的电学性能以及机械性能，结果表明可以用水滑石的交联体系取代铅类稳定剂而发挥作用。

稳定性	铅	水滑石/DIV>	水滑石交联体系
沸水中的质量变化, %	0.09	0.18	0.08
老化后的介电常数 (72h)	3.3	3.4	3.5
老化后的拉伸强度保持率, %	126	105	113
老化后的断裂伸长保持率, %	86	76	100

维持EPDM涂层稳定性时铅的抑制性

2006年7月1号生效的新的关于电子电器设备的欧盟指令明确对一些危险物的使用量进行了规定：

铅 (Pb), 0.1% or 1000ppm
镉 (Cd), 0.01% or 100ppm
汞 (Hg), 0.1% or 1000ppm
六价铬 (Hex-Cr), 0.1% or 1000ppm
多溴联苯 (PBB), 0.1% or 1000ppm
多溴联苯醚 (PBDE). 0.1% or 1000ppm

那些限制适用于任意一种能够机械分离的单一（均一）物质，例如无线电接收装置的容器或者电缆外壳。如果两者之中任意一个的PPB含量大于0.1%，那么整个电缆或者无线电接收装置就不能满足RoHS指令的要求。

许多物质由于具有致癌性、诱变性、生殖毒性；或是会对大气、水、土壤、造成污染，产生温室效应，造成臭氧层破坏等而被禁止使用。禁止与否完全或部分地根据国家以及塑料、橡胶的两类基本情况所决定：考虑到添加剂的危害而需要使用替代物作为聚合物的配方；当加工过程中有禁用物时，则需要改变加工方法。具体的例子包括无数的矿物质和有机物，例如：石棉、多溴联苯（PBB）、多溴联苯醚（PBDE）、着色剂和颜料、橡胶增塑用的芳香油、橡胶硫化过程中使用的氧化锌、橡胶加工过程中排放的亚硝胺、用作电线电缆涂层中和剂以及PVC热稳定剂的铅类衍生物的被取代、用作聚氨酯泡沫塑料发泡剂的氟氯化碳的被取代等等。这份数据只是列举了一些例子，表明了这类问题的解决程度。这类问题常常是通过创新研究，以及调整环境、技术和经济要求之间的平衡来解决的。

无卤阻燃剂

zswinner — Sun, 17 Aug 2008 07:48:55 CST

阻燃剂是一类能够阻止塑料等高分子材料被引燃或抑制火焰传播的助剂。20 世纪 50 年代初期， Hooker化学公司用反应性单体氯菌酸研制出阻燃不饱和聚酯，这一研究工作开辟了阻燃领域的新途径，随后新的含溴和磷的反应型阻燃单体不断出现。60年代相继研制出了多种适用于热塑性塑料的填料型添加阻燃剂，其中大部分为溴系。70 年代初期至80 年代中期，这类阻燃剂的生产和应用得到蓬勃发展。自1986 年以来，阻燃领域内开展了多溴二苯醚类阻燃剂的毒性与环境问题的争议，促进了十溴二苯醚类新型替代品(包括膨胀型阻燃剂及无卤阻燃剂)的研究与开发。但是随着对阻燃要求的提高和环保意识的增强，阻燃剂的无卤化、抑烟及减毒已经成为当前和今后阻燃剂研究领域的前沿性课题。如何开发出性能更优异、效果更好、更环保的新型阻燃剂? 国内外在该领域已经开展了大量的研究工作。21世纪的新型阻燃剂必将会是无卤、高效、低烟、低毒、多功能的复合型阻燃剂。
1 无卤阻燃剂及其作用机理
1.1 无机金属化合物阻燃剂
目前，最有代表性的无卤无机金属化合物阻燃剂主要有氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁(MDH)。ATH具有阻燃、消烟、填充三个功能，加上其不挥发、无毒，又可与多种物质产生协同阻燃作用，因此其用量一直保持较高的增长速率，其在阻燃剂的总用量中一直保持在 40%以上的比例。但是，ATH通常需要加入50%以上才能显示出较好的阻燃效果。为克服这一缺点，一方面可采用改进造粒技术，向超细化方向发展，使粒度分布变窄；另一方面，可对其粒子进行表面处理，使用硅烷偶联剂、石蜡、钛酸酯、硬脂酸盐及有机硅类来提高其机械强度，此外也可以采用改进包覆技术以及用大分子键合方式等方法来改进其性能。ATH的阻燃机理是：(1)向聚合物中添加ATH，降低了可燃聚合物的浓度；(2)在250℃左右开始脱水、吸热、抑制聚合物的升温；(3)分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气的浓度，可阻止燃烧进行；(4)在可燃物表面生成Al₂O₃，阻止燃烧。MDH是目前发展较快的一种添加型无机金属阻燃剂，低烟、无毒、能中和燃烧过程中的酸性以及腐蚀性气体。其阻燃机理与ATH 相似。与ATH相比，MDH的分解温度高100～150℃，可用于加工温度高于250℃的工程塑料的阻燃，且还有促进聚合物成炭的作用，但要达到一定的阻燃效果，添加量需要在 50%以上，对材料的性能影响很大。为减少聚合物中 MDH 的添加量，一种办法是将 MDH颗粒细微化，另一种方法是采用包覆技术对 MDH 表面进行改性，以提高其与聚合物的相容性。
1.2 可膨胀石墨阻燃剂
可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃剂，它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后经水洗、过滤、干燥后，再在900～1000℃下膨化制得。可膨胀石墨的阻燃机理是：它在瞬间受到200℃以上的高温时，由于吸留在层型点阵中的化合物的分解，石墨会沿着结构的轴线呈现出数百倍的膨胀，并在1100℃时达到最大体积，任意膨胀后的最终体积可达到初始的280倍，这一特性使得可膨胀石墨能在火灾发生时通过体积的瞬间增大将火焰熄灭。目前可膨胀石墨已经在不同领域内进行了商业化应用，如聚氨酯泡沫塑料等，另外也应用于结构结合、电缆分割和分割管路的防火。
1.3 氮系阻燃剂
氮系阻燃剂相对于其他阻燃剂来说发展较晚，具有挥发性小、无毒、无卤、低烟、不产生腐蚀性气体、价格低廉、抗紫外线照射、与聚合物相容性好、分解温度高等优点，多与其他阻燃剂复配使用。最常用的氮系阻燃剂是三聚氰胺(MA)及其盐(氰尿酸盐、磷酸盐、胍盐及双氰胺盐)，它们可以单独使用，也可与聚磷酸胺、季戊四醇等其它阻燃剂复合使用。其阻燃机理为：(1)受热放出CO₂、NH₃、N₂ 和 H₂O，降低了空气中氧和高聚物受热分解时产生的可燃气体浓度；(2)生成的不燃性气体，带走了一部分热量，降低了聚合物表面的温度；(3)生成的N₂能捕获自由基，抑制高聚物的连锁反应，从而阻止燃烧。
1.4 硅系阻燃剂
硅系阻燃剂因有害性低而受到人们的关注。按组成结构可分为无机硅和有机硅阻燃剂两大类。前者主要为
SiO₂，兼有补强和阻燃作用，其阻燃机理是：当塑料燃烧时形成SiO₂覆盖物，起到绝热和屏蔽双重作用。SiO₂很少单独使用，常与卤化物并用。有机硅系阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂。它作为一类高分子阻燃剂，具有高效、无毒、低烟、防滴落、无污染等特点，尤其是因它本身为高分子材料，因此对制品的性能影响很小。其阻燃机理是：当塑料燃烧时有机硅分子中的Si-O键形成Si-C键，生成的白色燃烧残渣与碳化物构成复合无机层，可以阻止燃烧生成的挥发物外逸，阻隔氧气与树脂接触，防止熔体滴落，从而达到阻燃的目的。目前市场上提供的有机硅系阻燃剂主要有美国 GE 公司的 SFR-100，它是一种透明、粘稠的硅酮聚合物，可与多种协同剂(硬脂酸盐、多磷酸胺与季戊四醇混合物，氢氧化铝等) 并用，已用于阻燃聚烯烃，低用量即可满足一般阻燃要求，高用量可赋予基材优异的阻燃性和抑烟性，使被阻燃材料可用于防火要求严格而以前的阻燃体系不能适用的场所，其主要对聚烯烃具有良好的阻燃效果，同时改进了树脂的加工性能和机械性能，可赋予其特别优异的阻燃性和抑烟性，用于普通阻燃体系不能适用的场合。国防科技大学和晨光化工研究院等科研院所对硅系阻燃剂进行了较为深入的研究，并取得了一定的成果。随着环保呼声的日益高涨，硅系阻燃剂以及以硅阻燃剂为基础的复合物将是今后无卤化阻燃剂的主要开发趋势之一。
1.5 磷系阻燃剂
磷系阻燃剂在无卤阻燃剂中占有重要的地位，按组成和结构可分为无机磷和有机磷系阻燃剂。前者主要是红磷和聚磷酸铵，后者主要是磷酸酯和膦酸酯。红磷是一种性能优良的无机磷阻燃剂，具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果，但易吸潮、氧化，并放出剧毒的气体，粉尘易爆炸，因而使其应用受到很大的限制。常采用氢氧化铝、金属硫酸盐、合成树脂为包囊壁材，对红磷进行微胶囊化表面处理来改进其性能。今后红磷表面处理发展方向为：一是通过对包囊的囊材进行改性，使其同时兼具热稳定、增塑和阻燃等功能，发展多功能的微胶囊红磷阻燃剂；二是研究各种阻燃剂与红磷阻燃剂的有效复配关系，并使之微胶囊化，增加阻燃效果，提高材料力学性能；三是红磷具有抑烟效果，可以寻找合适的消烟剂与之进行复配，促进发展消烟技术，因为火灾中抑烟比防火更为重要。聚磷酸铵(APP)也是一种性能良好的无机磷阻燃剂，是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域。 APP 的P- N 阻燃元素含量高，热稳定性好，产品近乎于中性，另外价廉，毒性低，阻燃性能持久，可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。高温下，APP 迅速分解成氨气和聚磷酸，氨气可以稀释气相中的氧气浓度，从而起阻止燃烧的作用。另外，聚磷酸是强脱水剂，可使聚合物脱水炭化形成炭层，隔绝聚合物与氧气的接触，在固相起阻止燃烧的作用。有机磷系阻燃剂是阻燃剂中最重要的品种之一，具有阻燃和增塑双重功效，可以使阻燃完全实现无卤化，改善塑料成型中的流动性能，抑制燃烧后的残余物，产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤素阻燃剂少。其阻燃机理为：一方面阻燃剂受热分解产生磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸，这些物质具有强烈的脱水性，可使聚合物表面脱水炭化，而单质碳不能发生产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，所以具有阻燃作用；另一方面阻燃剂受热产生PO?自由基，可大量吸收 H、HO自由基，从而中断燃烧反应。磷酸酯阻燃剂属于添加型阻燃剂。由于其资源丰富，价格便宜，应用十分广泛。磷酸酯是由相应的醇或酚与三氯化磷反应，然后水解制得。市场上已经开发成功并大量使用的磷酸酯阻燃剂有磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三异丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯等。磷酸酯的品种多，用途广，但大多数磷酸酯产品为液态，耐热性较差，且挥发性很大，与聚合物的相容性不太理想。
膦酸酯阻燃剂是很有发展前途的一种阻燃剂，由于膦酸酯分子中存在C- P 键，所以其稳定性非常好，有非常好的耐水性、耐溶剂性。国外的膦酸酯产品包括：Giba- Geigy 公司研制的Pyrovatex为N- 羟甲基丙酰胺类甲基膦酸酯，Mobil公司研制的Antiblaze 为环中膦酸酯。国内也对膦酸酯进行了研究，合成出的膦酸酯有N，N- 对苯二胺基(2- 羟基)二苄基膦酸四乙酯、甲基膦酸二甲酯(DMMP)，其中DMMP 是近年开发出来的一种添加型阻燃剂。DMMP是以亚膦酸三甲酯为原料，在催化剂作用下发生异构化反应，经过分子重排制得。DMMP最显著的特点是含磷量高达 25%，阻燃效果非常好，添加量为常用阻燃剂的一半时就能发挥同样的功效。
1.6 膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂又名磷-氮系阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑为协效剂，含有这类阻燃剂的高聚物受热时，表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟的作用，并防止产生熔滴现象，故具有良好的阻燃性能。膨胀型阻燃体系主要由三部分组成：(1) 碳源(成炭剂)一般为含碳丰富多官能团物质，如淀粉、季戊四醇及其二缩醇；(2)酸源(脱水剂)—般为无机酸或在加热时能在原位生成酸的盐类，如磷酸、聚磷酸铵等；(3)气源(发泡剂) —般多为含氮的多碳化合物，如尿素、密胺、双氰胺及衍生物。目前，世界上已经商品化的膨胀型阻燃剂主要有美国GreatLake公司开发的CN- 329，Borg- Warner 化学品公司开发的Melabis。CN-329适用于PP，在PP 的加工温度下比较稳定，且具有良好的电性能。在添加量为30%时，材料氧指数可达34，可见CN- 329是一种良好的PP 阻燃剂。从分子中可看出， Melabis具有丰富的酸源和碳源，改善了酸源、碳源、气源的比例，使得Melabis 的吸潮性比CN- 329低得多，是一种优秀的阻燃剂。

低烟无卤(LS0H或LSZH)阻燃线缆料的市场/技术现状与发展趋势

zswinner — Fri, 15 Aug 2008 07:11:12 CST

低烟无卤(LS0H或LSZH)阻燃线缆料的市场/技术现状与发展趋势

王建祺国家阻燃材料研究室

一.低烟无卤 (LS0H或LSZH) 阻燃线缆料的演变与崛起

1．有卤无卤的争论

含卤(特别是溴系)阻燃聚合物体系因其突出的阻燃效果，80年代中期以前在阻燃聚合物市场中占有绝对的统治地位。电线电缆工业界中的聚氯乙烯(PVC)即是其中的一例，至今仍在护套和绝缘料中承担着主要角色。随着社会的进步和科学技术的飞速发展，PVC内在的弱点(燃烧时释放的大量烟雾，严重的腐蚀性气体和有毒气体)益发明显。从那时起评估和寻找PVC料的替代物遂成为人们争论的焦点。早在1986年欧洲首先发现燃烧产物中含有的多溴二苯醚，四溴代双苯并二恶烷及四溴代双苯并呋喃等属于致癌物质。直至2001年英国又接连发现五溴二苯醚,十溴二苯醚在野生猎鹰蛋内的生物积累高出家养猎鹰蛋400倍。于是再次发起拒绝生产与使用含溴阻燃剂的行动。

2. 对火灾安全的两种由来已久概念的形成

过去的15年无卤阻燃体系逐渐进入了欧洲，并被接受为电缆制造技术的一个部分。而美国则并非如此,一般只限于返销欧洲的产品才做此规定。欧洲和美国基于不同的国情和背景有着完全对立的观点：美国流传的概念认为：祸灾的根源在于一氧化碳(CO)毒气的产生以及其后的轰燃("flashover")过程中CO转化为CO₂的热释放。因此,如果能通过一些办法控制过程的热释放,即可减少火灾的危害。欧洲传统以来深信：祸灾的严重性取决于人们脱离火情现场的成功率。烟气的刺激性和毒性是制约脱离火情现场的主要因素。因此，对于燃烧中产生的烟，毒，和腐蚀应该给予优先的关注。换言之，彻底摈弃卤素物质的生产和使用是当务之急。上述争论波及到整个工业界。1997.2.-1999.9期间欧洲11国（另特约日本参加）的12国会议对电子电器产品（包括印刷电路板, 电线电缆，器件封装，联结件等）行业中寻找卤素替代物做了专题探讨。积极寻找含卤阻燃剂的代替品已成为业界的当务之急。
二．线缆产业的进展

电线电缆行业的发展尤为突出。当前世界上已有为数众多的电线电缆料的供应商。其中大部分厂家新近正在从事无卤材料的开发研制与生产。例如：DuPont, Alpha Gary, BASF, Bayer, Borealis, Exxon, Hoechst和Shell Chemicals等。市场上已有供不同种用途（建筑，通讯，交通，铁路等）需要的不同类型的无卤电缆产品。应该看到，随着线缆行业的发展，除电力电缆外，建筑物内市电（220/240伏）布线电缆，电话电缆以及数据电缆都得到了长足的进展。

迄今，力缆（< 1 kV）及220/240伏市电线缆料中的一半以上仍是PVC线缆料。一般，建筑市电布线电缆及电话电缆均为护套(PVC) + 绝缘(PVC) ; 数据电缆:则是护套(PVC) + 绝缘(中密或高密PE)。有趋势表明在重要场合下LSZH将逐渐成为这些线缆料的首选。例如英国自从伦敦皇家地铁站惨痛火灾事故发生以后，相关部门已经明令在公共场合下必须采用符合使用技术指标的LSZH电缆料。近代计算机网络的出现带动计算机局域网(LAN)的飞速发展，进而导致对相互连接的数据传输电缆的渴求与日俱增。一般估计，每台计算机平均需要100米的LAN电缆。由于数据电缆的电性能远优于电话电缆，因此，进一步的发展，LAN电缆必将进入内部电话系统。面对来自以美国为主的异议以及考虑到未来的发展前景，进一步推动以无卤聚烯烃电缆料为主的电缆料行业，2001年在欧洲成立了FROCC (Fire Retardant Olefinic Cable Compounds) 协会。

三．无卤阻燃线缆材料发展现状与趋势

1. LSOH厂家与产品简介

低烟无卤(LS0H)阻燃技术的优点主要体现在线缆护套料的研制与开发过程。

（1） Scapa Polymerics Ltd, UK) : Megolon (见表1)
表1

型号	推出时间	特点
热塑性护套料
第一代	1981	最早生产LSOH的厂家
S300 （第二代）	1987	加工性有改进,可有较快的挤出速度
S500 （第三代）	1992	使用低压缩比螺杠可达PVC挤出速度
S500 （第四代）	1996	特别适合于光纤电缆,可在标准PVC挤出机上加工
Megolon D36/1/7	近几年	满足UL 1666标准,适合于通讯电缆
热固性绝缘料
交联热固性	2001	新技术

热固性绝缘料
交联热固性 2001 新技术

(1)Megolon品牌是国际上最早推出，具有代表性的无卤阻燃电缆料产品。1996年推出的第四代产品的加工性达到了可在标准PVC挤出机上加工的要求。近几年开发的新产品阻燃性能达到了美国UL 1666标准。

（2）UCC (Union Carbide Corporation, USA)

Uniguard RE DFDA---1642 Black
Uniguard RE DFDA---1642 Natural

1998年首次在中国推出温度指数高达350°C的高阻燃产品。

（3）Padanaplast (Italy) : Cogegum (16种), Cogefill (4种)等.

1982年开始生产LSOH产品,包括:热塑性及可交联的SIOPLAS。1990年终止PVC的生产。该公司于1994, 1998分别获ISO 9002, ISO 9001论证。现为Solvay集团成员。该公司的产品在我国线缆料市场中占有较大的份额。近年来也推出了温度指数高达350°C的高阻燃产品以及护套/绝缘两用的LSZH的产品。

（4）PolyOne (M.A.Hanna) : ECCOH

ECCOH产品原为Exxon公司所有，于1998年转让给汉纳公司。80年代推出第一代产品，加工性能很差。1990年提出了新一代产品，加工时需要借助特制螺杆。1996年推出可在普通PVC挤出机上生产的电缆料。

(5) Alpha Gary公司

SMOKEGUARD 特殊低烟阻燃可满足美国通风电缆标准,用于通讯电缆和火报警电缆。SENTRA无卤低烟阻燃护套,绝缘等多种电缆。

(6）AEI Compounds (UK)

1983年成为AEI电缆有限公司的分部，1997年成为GEC电线电缆集团的TT公司。主要LSOH产品有：

SX538用于力缆和光缆的护套/绝缘料。

SX541采用硅烷交联，高阻燃，高柔性技术。用于力缆护套料。

（7）Condor (Germany) :

CONGuard S 6660 柔性护套料，可在PVC挤出机上高速挤出

CONGuard S 6690 满足工作温度90°C的高阻燃性电话及船用电缆要求

CONGuard S 8860 用于高阻燃性的力缆，数据缆和电话电缆的要求

CONGuard I 4600 满足工作温度90°C时的阻燃导体绝缘料

（8）Borealis (北欧Sweden, Norway, Finland, Demark, Belgium.)

该公司以高压电缆绝缘料著称于世。近年来积极从事低压用LS0H料的开发与研制。已有新型LSZH料问世。

四．环保安全及标准法规

1．来自环保压力,2近来欧共体(EC)倾向于采用新版IEC60332(3),即除原规定的火焰传播高度实验指标外,新增加了热释放和烟释放的指标.

2．向美国UL1666垂直安装电缆和光缆火焰传播高度实验(Riser Vertical Fire Test)靠拢.
总的方向：安全环保第一。制定颁布更加严格的法规与标准。

五．无卤阻燃线缆材料的技术指标（含中友产品特点简介）

1．总的技术发展方向：

1）提高产品的高科技含量（如，相界面相容技术，抗老化技术，膨胀型阻燃技术，纳米技术，特殊加工技术，等）

2）严格三低两高要求：低烟，低毒，低腐蚀，高阻燃，

3）提高（质量/价格）比

优越的综合性能之三：高阻燃低逸烟的综合性能，可满足IEC 1034标准

优越的综合性能之四：可供不同用户选择的宽范围的流变性能

六．无卤阻燃线缆材料中的几种新技术

无卤阻燃线缆材料的发展与材料科学与技术的长足进展密不可分。当今，材料科技领域发展很快，面貌日新月异，直接关系到无卤阻燃线缆材料行业的今后前途。下面的几种新型技术值得注意：

1）膨胀型阻燃技术：包括化学型与物理型两大类。
2）聚合物纳米技术：聚合物层状硅酸盐(Polymer Layered Silicates)
3）金属茂催化聚合技术：通过此种技术可以得到特殊性能的聚乙烯，聚丙烯等原料。

自然生成无毒环保多水高岭土纳米管材料

zswinner — Mon, 21 Jul 2008 23:14:24 CST

自然生成无毒环保多水高岭土纳米管材料

美国纽约罗切斯特消息，高科技纳米材料及可持续释放纳米技术的开发商NaturalNano公司确认了其由多水高岭土纳米管（HNT™ ）制成的创新型产品，一种自然生成的，无毒且环境友好的纳米材料。

最近五月出版的科学杂志，自然纳米科技的一篇文章中刊登了碳纳米管与某种健康风险相关的报道，对于该报道，NaturalNano的一个董事Gary Beall博士陈述道：“NaturalNano的材料是自然生成的纳米材料，从历史上讲，已被安全的用于多种消费品，包括食品包装，化妆品和牙膏。”

HNTs,也被叫做多水高岭土自然生成管，是由NaturalNano注册的高岭土系列粘土的一部分，现在被广泛应用于更个领域，包括食品包装和化妆品。HNTs既非合成纤维又不是碳材料，而是世界上很多国家发现的粘土矿床中的一类自然材料。除了这种纳米复合材料产品外，NaturalNano 已申请了该材料的一个专利方法Pleximer™ ，该方法是用填充物添加进HNTs，使其在缓释产品上得以应用。它也更多的在消费产品和工业产品领域得到开发应用。

“我们承诺不仅在我们的研究和开发项目中使用自然生成的纳米材料，在商业化生产努力中也使用这种自然材料，” NaturalNano 总裁Cathy Fleischer说到。“就如我们公司名字所寓意的，我们只致力于使用天然生成的纳米材料。”

有机硅高分子材料常用的阻燃剂及其阻燃机理

zswinner — Mon, 07 Jul 2008 16:26:32 CST

有机硅高分子材料常用的阻燃剂及其阻燃机理

有机硅高分子材料常用的阻燃剂可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂与有机硅高分子材料不发生化学反应, 只是以物理方式分散于基材中; 反应型阻燃剂或作为有机硅高分子材料的单体, 或作为辅助试剂参与合成有机硅高分子材料的化学反应, 成为有机硅高分子材料结构的一部分。国内外已开发了许多用于橡胶和塑料的添加型有机阻燃剂, 如十溴二苯醚、三(203 - 二溴丙基) 磷酸酯、六溴环十二烷、聚206 - 二溴苯醚、氯化石蜡、多磷酸酯及红磷等。将这些阻燃剂添加到有机硅高分子材料中虽能起到阻燃作用; 但燃烧时释放出的有毒气体对人体危害较大, 同时降低了有机硅材料本身的特性, 如使用期缩短、贮存时产生凝胶现象或橡胶难于硫化等。因此, 这些阻燃剂用于有机硅高分子材料并不太理想.
也可以通过添加反应型阻燃剂来提高有机硅高分子材料的阻燃性。例如, 在二甲基硅橡胶分子主链上引入对亚苯基, 使其成为具有对亚苯基链节、热稳定性较高的硅橡胶, 从而赋予其阻燃性。同样, 如果在硅橡胶中引入摩尔分数为0101 %～ 10 %的乙烯基和摩尔分数为015 %～ 20 %的苯基, 也能提高硅橡胶的自熄性.
用于提高有机硅高分子材料阻燃性的添加型阻燃剂主要有铜及铜化合物、铂及铂化合物、硅酸铝等。其阻燃机理是通过上述阻燃剂的催化作用, 在高温下使侧链有机基团发生氧化交联反应, 形成坚硬的阻隔层, 隔绝空气而使火焰熄灭。其中铜及铜化合物阻燃剂是1956 年由GE 公司的Savage 等人开发的 , 它虽然能提高大多数硅橡胶的阻燃性能, 满足一些应用要求; 但由于与硅橡胶配合使用时, 会使胶料呈黑色, 很难再进行配色, 所以在实际应用中受到较大限制。
铂化合物作为促进高温氧化反应的催化剂,对有机硅高分子材料的阻燃作用是独一无二的。铂化合物在有机硅高分子材料中的阻燃作用主要有两种: 一是阻止生成促进解聚的过渡络合物;二是裂解时, 有利于通过填料或氧化物的中间体固定一部分冷凝产物, 形成绝缘性阻隔层。但同样具有催化作用的其它重金属,如Ru、Rh 、Ir 、Pd 等却无此特性[18 ] 。铂化合物可以是任何一种硅氢加成反应催化剂, 如氯铂酸的异丙醇溶液、醛化合物、醚化合物或氯铂酸的有机硅氧烷络合物等, 用量一般为铂的质量分数为3 ×10 - 6～250 ×10 - 6 。特别是当铂化合物
和各种金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、三唑类化合物、硅树脂配合使用时, 可进一步抑制低摩尔质量环状聚硅氧烷的生成、增强阻隔层, 提高有机硅高分子材料的阻燃性。但由于铂化合物的用量一般很少, 容易被某些微量杂质, 如含N、P、S 等的化合物污染而失去效应; 其中含Sn、Pb、Hg、Bi 、Zn 等的化合物的污染性特别强。
此外, 阻燃性有机硅高分子材料还可以通过添加氢氧化铝(ATH) 、氢氧化镁等无机阻燃剂来提高其阻燃性。这些无卤阻燃剂具有发烟量低、毒性低、有害气体产生量低, 且分解温度较高、吸热量大, 能够从降低材料温度、减少可燃气体浓度等多方面起到阻燃作用。以ATH 为例, 它能在240～500 ℃的范围内受热分解生成
氧化铝和水, 所吸收热量为1 96712 kJ / kg , 如此大的吸热量是氢氧化铝可作为阻燃剂的最主要原因。但这类阻燃剂需要一定的添加量才能起到阻燃作用。

橡塑助剂选用知识介绍

zswinner — Mon, 07 Jul 2008 10:38:26 CST

橡塑助剂选用知识介绍

助剂类别繁多，约有上百种。品种成千上万。助剂的选择与应用，必须兼顾应用对象种类、加工方式、制品特征及配合组分等多种因素。以聚合物用助剂为例，选择助剂时应考虑以下几个问题。

1、助剂与制品的配伍性

助剂应与聚合物匹配，这是选用助剂时首先要考虑的问题。助剂与聚合物的配伍性包括它们之间的相容性以及对稳定性方面的影响。一般地说，助剂必须长期，稳定、均匀地存在于制品中才能发挥其应用的效能。所以通常要求所选择的助剂与聚合物要有良好的相容性。如果相容性不好，助剂就容易析出。固体助剂的析出俗称为“喷霜”，液体助剂的析出则称作“渗出”或“出汗”。助剂析出后不仅失去作用，而且影响制品的外观和手感。助剂与聚合物的相容性主要取决于它们结构的相似性。

并非要求所有的助剂都必须与聚合物有良好的相容性。如无机填充剂和无机颜料，它们不溶于聚合物，无相容性而言，它们在聚合物中的分散是非均相的，不全析出。对这类助剂则要求它们细度小、分散性好。也不是所有的助剂与聚合物的相容性愈大愈好。如润滑剂的相容性如果过大，就会起到增塑剂的作用，造成聚合物的软化。

助剂与聚合物配伍性的另一个重要问题是它们在稳定性方面的影响。有些聚合物（如聚氯乙烯）的分解产物是酸性的（放出HCl），会使一些助剂失效，如与碱性助剂成盐。也有些助剂会加速聚合物的降解。

2、助剂的耐久性

聚合物材料在使用条件下，仍可保持原来性能的能力叫耐久性。保持耐久性就是防止助剂的损失。助剂的损失主要通过三条途径：挥发、抽出和迁移。挥发性大小取决于助剂本身的结构。一般来讲，分子量愈小，挥发性愈大。抽出性与助剂在不同介质中的溶解度直接相关。要根据制品的使用环境来选择适当的助剂品种。迁移性是指聚合物中某些助剂组分可以转移到与其接触的材料上的性质。迁移性大小与助剂在不同聚合物中的溶解度有关，同时要求助剂应具有耐水、耐油、耐溶剂的能力。

3、助剂对加工条件的适应性

加工条件对助剂的要求，最主要是耐热性，即要求助剂在加工温度下不分解、不易挥发和升华。对加工设备和模具不产生腐蚀作用。同一种聚合物，由于加工成型的方法不同，所需要的助剂可能有所不同。

4、助剂对制品用途的适应性

制品用途往往对助剂的选择有一定的制约。不同用途的制品对所欲采用的助剂的外观、气味、污染性、耐久性、电性能、热性能、耐候性、毒性等都有一定要求。如浅色制品不能用易污染助剂。特别是助剂的毒性问题，已引起人们广泛的重视，有争议的毒性助剂限制了它在食品和药物包装材料、水管、医疗器械、玩具塑料和橡胶制品上及纺织制品上的应用，各国都制定了不同的卫生标准。

5、助剂配合中的协同作用与对抗作用

一种聚合物往往同时使用多种助剂，这些助剂同时处在一个聚合物体系中，彼此之间有所影响。如产生协同效应、加和效应、对抗效应等。加和效应是指两种或两种以上助剂并用时，它们的总效应等于它们各自单独使用效能的加和。协同效应是指两种或两种以上助剂并用时，它们的总效应超过它们各自单独使用效能的加和。而对抗效应则相反，是指两种或两种以上助剂并用时，它们的总效应小于它们各自单独使用的效能或加和。因此选择助剂配合时一定要考虑选择具有协同作用的不同助剂，而防止对抗效应产生。

高分子材料造粒技术介绍

zswinner — Mon, 07 Jul 2008 10:24:40 CST

高分子材料造粒技术介绍

      大多数聚合物在制成最终产品之前，必须配合混炼，然后造粒，成为可销售的原料。有许多不同的造粒器设计，但一切造粒器可以分为两大类：冷切粒系统和模面热切粒系统。二者的主要区别在于切粒过程时间的安排。冷切粒系统，在加工过程的末了从已固化的聚合物切粒；而在模面热切粒系统中，当熔融状态聚合物从口模出现时即进行切粒，而在下游对粒料进行冷却。两种切粒系统各有其优缺点。
冷切粒系统
    冷切粒系统包括口模、冷却区（风冷或水冷）、干燥区（如果采用水冷）和切粒室。冷切粒系统有两大类，即片料造粒机和条料造粒机。
    片料造粒机熔融的聚合物从混炼设备流经一个带式口模或辊炼机压延成一定厚度的聚合物片料。片料在运输过程中通过一段距离凝固并冷却，然后在一个仓室中用切粒刀切成圆形或方形粒料。
    片料造粒是制造粒料最老的方法，可用于从尼龙到聚氯乙烯各种不同聚合物.据报道精确度相当好，造粒能力可达1843.69kg/h.这是一种冷切粒方法，噪声散发比从熔融聚合物切粒的方法为高。凝固态切割聚合物切刀寿命较短，生成粉末常成为问题。对有些聚合物可以见到某些“粒链”现象。
条料造粒机的使用历史几乎与片粒造粒机同样悠久。包括口模、冷却段（水浴或鼓风机）、干燥段（如果采用水冷）和切粒刀。用挤出机或齿轮泵挤出熔融的聚合物通过一个水平安装的口模而形成条料（现代化的口模经过精密机械加工，均匀加热，以产出质量稳定的条料）。条料从口型排出后，即用鼓风机或空气／真空设施进行冷却，或用水浴冷却。如果采用水冷，条料需通过一个干燥段，用强制通风吹除水分，然后将条料送至切粒室。利用一对固定刀和旋转刀的剪切作用，把条料精确地切成所需长度。
粒料的直径为 3.175 mm，长3.175mm，棱角清晰。
    传统的拉制条料方法是拉伸条料通过冷却段（最常用的是水浴），有时造成条料跌落或尺寸不一致。这最常见于熔融态强度较差的聚合物，如聚丙烯、聚酯和尼龙等。当条料跌落时，材料即报废，因此操作工需密切注意。如果条料拉制不一致，下游粒料需过筛。
    其它模式的成条方法可无需操作工密切监视，其办法是采用电动机驱动的有槽进料输送机，在从口模到切粒机处支承和分割条料。这种被旋力输送的条料尺寸比较均匀，不会跌落因而报废较少。这类方法有些可使其生产能力达6803.89 kg／h，而比较起来拉伸成条方法只有约 1814.37 kg／h，因为操作工只能看管有限数目的条料。条料生产线成本不高，操作简便，且清洗便捷。这对色料配混来说有其优点，因为两批不同色料的更换必须彻底清洗设备。但是，造条方法的缺点是冷却段需占用空间，其长度按聚合物的温度要求来确定。
     模面热切系统
    模面热切系统有三种基本型式，即气流造粒机，喷水（水环）造粒机和水下造粒机。虽然这类系统可以有不同设计，但典型的系统包括口模、切料室、电动旋转叶刀、冷却介质和干燥粒料的方法（如果采用了水冷）。
    口模是模面热造粒系统的重要部件。它垂直或水平安装，通常用油、蒸汽或筒式或带式电热器加热。电热通常用于较小型的口模；但较大型的口模通常用蒸汽或油加热。口模结构材料有不同的材质，但不管采用何种材料或何种加热介质，口模孔口直径必须均匀；要有足够的热量来维持整个挤出过程中聚合物的温度；切粒刀对着旋转的模面必须坚韧光滑——这些是制造均匀的粒料所必需的。
    当熔融的聚合物被挤出口模时，以很高转速旋转的切粒刀将其切成粒料。典型的情况是切粒刀或接触或十分贴近模面。粒料被切下后，即被离心力的作用被抛离刀，并输送至冷却介质处。切粒刀的尺寸、形状、材质和安装方式可以有所不同。有些系统中切粒刀有弹簧施加载荷自动调整切粒刀、口模间的间距；而有些系统必须用手工调节切粒刀至口模的间距。由于切料刀寿命取决于刀一模对中精度、聚合物的磨蚀性和操作工的进取性，在熔融状态下切割聚合物粒料是可取的。
     气流造粒机推荐用于对热和长停留时间敏感的聚合物，例如聚氯乙烯、TPR和交联聚乙烯。切粒速率高达4989.52kg/h聚合物从挤出机至切粒室的流径要保持得尽可能短，并采用最少的热量。当聚合物通过口模挤出时，贴模面旋转的旋力即将它切成粒料。粒料切下后，随即被抛离旋转刀，为在专门设计的切粒室中强制循环流动的空气所捕获。空气流对粒料表面进行初步淬冷，并把它带出切粒室而送至冷却区。
    流化床干燥器常被采用来冷却粒料。粒料沿着一个可调节的斜面溜下，而循环风机则鼓风通过这些粒料。调节斜面倾角可延长或缩短粒料在干燥器中的停留时间。另一个通用的冷却方法是把粒料从切粒室中卸出送入一个水槽，然后用流化床干燥器或离心干燥器脱除水分。
    喷水造粒机，除熔体粘度低或具有粘性的聚合物之外，适用于大多数聚合物。这类设备又称为水环切粒机，造粒速率达到 13607.77 kg／h。
    熔融的聚合物从热口模挤出，被地着模面旋转的旋转刀切成粒料。这种甘粒系统的特色是其特殊设计的喷水切粒室。水呈螺旋线绕因流动，直至流出甘粒室。粒料切下后，即被抛入水流，进行初步淬冷。粒料水浆排入粒料浆槽被进一步冷却，然后送入离心干燥器脱除水分。
    水下造粒机与气流造粒机及喷水造粒机类似，不同的是它有一股平稳的水流流过模面，而与模面直接接触。切粒室的大小以恰足以使切粒刀自由地转动越过模面而不限制水流为度。熔融聚合物从口模挤出，旋转刀切割粒料，粒料被经过调温的水带出切粒室而进入离心干燥器。在干燥器中，水被排回贮罐，冷却并循环再用；粒料通过离心干燥器除去水份。水下造粒机需使用热分布均匀并有特殊绝热设施的口模。小型切粒刀采用电热；大型切粒刀需采用油热或蒸汽加热的口模。工艺用水常规情况下加热至最高温度，但其热度应不足以对粒料的自由流动造成有害影响。水下造粒机用于极大多数聚合物，有些机型能达到22679.62kglh的造粒能力。当用于低粘度或粘附性聚合物的切粒时水流过口模模面的方式是一大优点，但对有些聚合物如尼龙和某些品牌的聚酯这一特点可能引起口模冻结。其他优点有：因为在熔融状态下切粒，而水又起着声障作用，噪声散发较低；与冷切系统比较起来更换切粒刀的次数较少。
    离心力造粒机
    离心力造粒机由于口模只使用或只需要最低程度的热量，而不是热模面切粒机，又由于是对熔融态的聚合物切粒，也不是冷切系统，而是自成一类。这类造粒机的特点是采用圆柱形口模，挤出孔沿其圆周分布。熔融的聚合物在常压下喂入。由转子上熔体的深度、转子转速和聚合物的相对密度等形成挤出压力。随着圆柱形口模随其心轴以高速旋转，离心力作用使熔融的聚合物均匀地流至口模上的各个孔口。当聚合物从挤出孔流出后，旋转的口模将流出的条料地向切粒刀。切粒刀可以用固定式的，区常按“带锯”形式使它在两个转盘上十分缓慢地转动。这样的慢转有助于使切粒刀的磨损均匀并保持低温。切下粒料后，粒料由于其本身动量的作用，沿着一直线轨迹抛入一个仓室内喷水进行冷却，然后采用类似于其他热模面造粒机所应用的方法进行干燥。

纳米材料影响环境尚知之甚少

zswinner — Sun, 22 Jun 2008 15:19:22 CST

纳米材料影响环境尚知之甚少

	来源:科学时报

以纳米技术与环境安全为主题的第314次香山科会学议11月27日在北京举行。充分认识纳米技术的发展给环境带来的机遇和挑战，明确和预防纳米技术应用过程中可能存在的环境风险成为与会科学家关注的焦点。新技术同样存在风险纳米科技是21世纪的主流技术之一，目前人造纳米材料已经广泛应用到医药工业、染料、涂料、食品、化妆品、环境污染治理等传统或新兴产业中，人们在研究、生产、生活中接触到纳米材料的机会越来越多；同时，环境中也存在大量天然的和工业生产所带来的纳米尺度物质，如柴油车尾气、工厂烟囱排出的废气，垃圾焚烧、沙尘暴等也含有大量的纳米颗粒。中国科学院固体物理研究所研究员张立德在题为《环境纳米科技研究的新动向和机遇》的主题评述报告中说，以前评价一项技术对社会的贡献主要根据其创造的财富，但今天必须增加环境安全风险的评价，新兴的纳米技术同样也应如此。 1938年滴滴涕的发明曾经给农业杀虫、除草和家庭消灭蚊蝇、寄生虫等作出了巨大贡献，并因此获得1948年诺贝尔奖。但这一新技术却对环境安全产生了重大影响，残留的多氯联苯等有机物至今仍难以根除，对全球生态的影响还在延续。从20世纪60年代起，国际有关组织作出决定全面禁止使用滴滴涕和六六六，也正是从环境安全的角度，科学界给这项曾经对人类社会经济作出贡献的科学技术发明宣判了“死刑”。北京大学化学与分子工程学院刘元方院士说，随着纳米科技的迅猛发展，各种性能优异的纳米材料已经从实验室走出来，成为触手可及的商品，但除了产品功能，这些新型材料对生态环境的影响远远没有被我们了解。张立德说，过去20年人们对纳米材料正面效应的研究取得了丰硕成果，但对纳米材料可能存在的负面效应一直未作重点研究，对纳米材料向各个领域渗透可能产生的环境风险缺乏足够的认识。从2004年开始，研究人员开始关注纳米材料可能产生的毒副作用，并不断有各种研究报告问世。当前，我们对纳米材料的认知必须有一个转折，纳米材料正面效应和负面效应是相互依赖和相互制约的两个方面，在研究中处于同等重要的地位，研究纳米材料的负面效应是全面认识纳米材料科学内涵不可或缺的重要方面。基本处于空白状态会议执行主席、中科院物理研究所解思深院士说，日益突出的环境问题正在引起各国政府和民众的高度重视，但环境问题又往往十分复杂。纳米技术的发展给环境带来一系列新挑战，需要用严谨的科学研究去分析和回答。中科院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室汤鸿霄院士指出，大量研究文献表明，纳米材料的潜在风险是确实存在的，需要密切关注，但在效应实证、方法规范、控制体制等诸多方面都处于初期阶段，赶不上纳米技术生产和应用本身的迅速进展。与会专家认为，目前需要解决的问题是，原来没有毒性的化学物质到了纳米尺度后是否对环境安全带来新的风险。目前有关尺度、形貌对毒性的影响，纳米材料与其他物质相互作用，外界环境如温场、光场、pH值对暴露在环境中的纳米粒子可能带来的安全风险等方面的研究甚少，基本处于空白状态。因此，需要着手建立纳米尺度有毒化学物质的数据库，进一步明确划分纳米尺度有毒化学物质的范围，以利于重点防范这些物质在生产和应用过程中对环境安全造成的危害。同时，在纳米改性升级产品中，对纳米材料存在引起环境安全风险的研究，也才刚刚引起人们的注意。其中最值得注意的是化工产品，如农药、化肥、杀虫剂，因为这些产品与农业关系密切。纳米材料改性后产品功能升级，提高了使用效率，但是无机纳米粒子和有机修饰的纳米粒子，以及纳米尺度的有机金属离子的络合物却直接暴露在空气、水和土壤中，它们给环境安全带来的潜在风险应引起高度重视。会议执行主席、中国环境监测总站魏复盛院士指出，对待事物都要一分为二，纳米材料对环境的影响同样如此，不能简单地说这个纳米材料有毒，那个纳米材料无毒，关键是要拿出有说服力的科学依据。应当看到，纳米材料是否会对环境造成影响，需要进行长期观察和研究，不是一天两天就能搞清楚的。负面效应可以避免张立德说，纳米材料的负面效应是可以避免的，也是可以克服的。环境安全是发展纳米科技的驱动力之一。在应用纳米材料时，要注意可能产生纳米负面效应的尺度范围，不是尺度越小越好。如果一定要利用小尺度的纳米材料，必须做表面处理，避免在生物体内应用产生毒副作用。发展纳米技术就是要抑制和控制纳米材料的负面效应，发挥纳米材料的正面效应，使纳米产品更加安全稳定。有专家指出，纳米材料的生物毒性效应表明，材料本身的物理化学性质仍是毒性大小的首要因素；同时，在不改变纳米材料功能性质的前提下，通过表面物理与化学修饰还可大幅度消除某些纳米材料的负面效应。因此，片面强调纳米材料存在环境安全问题是不客观的。魏复盛院士认为，解决纳米技术与环境安全问题需要纳米材料制造专家、环境治理与使用纳米材料的专家、流行病学专家、医学和卫生学专家以及从事毒理毒性研究的专家共同努力，应集中人力、财力、物力选择1～2个应用最为广泛、最有市场前景的纳米材料进行综合的、跨学科的研究。与会专家认为，环境安全是涉及到纳米技术、化学和物理等的多学科交叉的问题，既是国际科学前沿，也是与人类健康和生活环境密切相关的重要社会课题。目前，纳米技术的环境安全标准和评价系统尚未完全建立。为此，专家们有如下建议：第一，预防纳米材料环境风险应把好源头关，在生产应用纳米材料的各个工业环节防止纳米材料的泄漏，发展监控纳米材料泄漏的技术和装置，制定标准，确定安全风险的最低含量，制定安全操作条例和产品保存及运输的方式；第二，发展纳米材料回收、再利用和再处理技术，对不能回收的纳米材料，必须发展环境友好的绿色处理技术，努力做到不给环境安全带来二次污染；第三，在应用纳米材料对环境进行修复治理时，在发展增强纳米效应技术的同时，必须确保这些技术不会给环境带来二次污染。另外，纳米材料的安全性研究已得到越来越多的重视，诸多发达国家已制定出长远战略性规划并付诸行动，我国亟待从战略角度出发，制定切实可行的纳米材料安全性研究的近期和长远规划。