無鹵阻燃TPE（Thermoplastic Elastomer） 是一種具有橡膠的高彈性，高強度，高回彈性，又具有可注塑加工的特征的材料。

一、阻燃劑介紹

阻燃劑種類很多，很難有一種方法進行分類，一般的分類如下：

按是否含鹵素分類：

（1）含鹵阻燃劑：溴系阻燃劑 DBDPO,TBBA及其共聚物；

氯系阻燃劑環狀芳香化合物；

含鹵磷酸系含鹵素的磷酸酯類阻燃劑。

（2）無鹵阻燃劑：磷系化合物；金屬氫氧化物；硅系阻燃劑；磷氮系阻燃劑；

按阻燃劑化學成份分類：

（1）有機類：磷系阻燃劑磷酸酯,含磷多元醇, 含磷胺類；

含氮化合物磷酸銨，碳酸銨硅系阻燃劑高分子阻燃劑氯化聚苯乙烯, 氯化聚氯乙烯,

芳香族工程塑料，有機硅聚合物。

（2）無機類：水合金屬化合物氫氧化鋁，氫氧化鎂；硅系阻燃劑

其他無機阻燃劑硼系化合物,含銻、含鉬化合物,錫酸鋅。

目前無鹵阻燃TPE材料廣泛用的阻燃劑的是無鹵阻燃添加劑，主要以磷系化合物和金屬氫氧化物為主，還有硅系阻燃劑及磷氮系阻燃劑等。

二、磷系化合物阻燃劑

阻燃機理：該類阻燃劑燃燒時生成的偏磷酸可形成穩定的多聚體，覆蓋于復合材料表面隔絕氧和可燃物，起到阻燃作用，其阻燃效果優于溴化物，要達到同樣的阻燃效果，溴化物用量為磷化物的4～7倍。該類阻燃劑主要有磷酸酯和含鹵磷酸酯及鹵化磷等，廣泛地用于環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。

磷系阻燃劑大都是液體，主要用于PU、PVC等塑料。小分子磷系阻燃劑的主要缺點是揮發性大、耐熱性不高，目前正努力開發大分子量的化合物和齊聚物，如GreatLake公司的Firemacster836為鹵化磷酸酯，含有磷、溴、氯，具有很低的粘度，特別適合用于澆注制品和PU軟泡塑料中。具有阻燃和增塑、阻燃和交聯的多功能化是磷系阻燃劑發展的另一個主要方面，阻燃增塑劑特別是低溫下增塑作用主要用于PVC制品中，如國內生產的二異丙苯磷酸酯。阻燃交聯劑是一些具有反應活性的含磷多元醇類，不僅可用作PU的反應型阻燃劑，而且還與溴系阻燃劑并用于環氧樹脂中，可大大減少溴阻燃劑的用量。磷系阻燃劑今后還要向低毒化發展，不僅解決產品本身的毒性，還要考慮燃燒分解產物的毒性以及廢品的環境污染問題，甚至還要考慮生產、銷售、貯運過程中的毒性問題。

三、金屬氫氧化物

1、氫氧化鎂

氫氧化鎂為白色粉末，無毒、無味、無腐蝕，其熱分解溫度為390-430℃。主要用于軟磁鐵氧體、CPE、CPC阻燃劑。廣泛應用于EVA、PP、PE、PVC、PS、HIPS、ABS、PA、PC等塑料橡膠中，也可用于不飽和聚脂和油漆、涂料中。是一種高填充量和添加型的無機阻燃劑和抑煙劑。

其阻燃機理如下：氫氧化鎂在受熱時（340-490℃）發生分解吸收燃燒物表面熱量起到阻燃作用；同時釋放出大量水分稀釋燃物表面的氧氣，分解生成的活性氧化鎂附著于可燃物表面又進一步阻止了燃燒的進行。氫氧化鎂在整個阻燃過程中不但沒有任何有害物質產生，而且其分解的產物在阻燃的同時還能夠大量吸收橡膠、塑料等高分子燃燒所產生的有害氣體和煙霧，活性氧化鎂不斷吸收未完全燃燒的熔化殘留物，從使燃燒很快停止的同時消除煙霧、阻止熔滴，是一種新興的環保型無機阻燃劑。

活性氫氧化鎂阻燃劑不含有氯（Cl）、溴（Br）等鹵族元素，有很好的阻燃抑煙作用，是橡膠、塑料等高分子材料理想的低煙無鹵填充型阻燃劑。由于分解溫度比較高（340℃），更適用于EVA、PE、PP、ABS等成型溫度高的產品。主要用于電線電纜的阻燃絕緣料和護套料，防火填料，注塑色母料等。

2、氫氧化鋁

氫氧化鋁（ATH）又稱三水合氧化鋁，分子式為Al(OH)3 ，相對質量為78.00。氫氧化鋁為白色粉末，無味、無毒，相對密度2.42，200℃以上開始失水，變成氧化鋁，不溶于水或醇，溶于熱硫酸、鹽酸及堿中。

氫氧化鋁受熱時脫水（主要在230~330℃中進行），其結晶水的析出分三個階段。第一個吸熱峰值在230℃左右，相當于三水合氧化鋁部分失水轉變為單水合氧化鋁；第二個吸熱峰值在300℃左右，相當于單水合氧化鋁進一步失水轉變為結晶氧化鋁；第三個吸熱峰位于500℃左右，相當于單水合氧化鋁進一步分解轉化為Al2O3，此外，氫氧化鋁的起始脫水溫度和吸熱峰值的位置，跟氫氧化鋁的粒度、粒度分布、純度和加熱條件有關系。

氫氧化鋁廣泛應用于阻燃PP、PE、EVA、ABS、HIPS、PVC、環氧樹脂、不飽和聚酯、丙烯酸酯、軟質聚氨酯泡沫塑料、橡膠、乳膠、涂料等，改性后也可用作PA阻燃。

用氫氧化鋁阻燃時，多于其他阻燃劑復配使用，單一的氫氧化鋁的阻燃效率不夠，對添加量要求嚴格的基材，大量的添加會影響基材的阻燃性能和其他性能。

目前國內氫氧化鋁用量較多，但隨著高聚物加工溫度的提高，氫氧化鋁易分解，降低阻燃作用，氫氧化鎂較氫氧化鋁具有如下優點：

①氫氧化鎂熱分解溫度達330℃，比氫氧化鋁高100℃，故有利于塑料加工溫度的提高，加快擠塑速度，縮短模塑時間；

②氫氧化鎂與酸的中和能力強，可較快地中和塑料燃燒過程產生的酸性氣體SO2、NOx、CO2等；

③氫氧化鎂分解能高，有利于吸收燃燒熱，提高阻燃效率；

④氫氧化鎂抑煙能力強、硬度小，對設備摩擦小，有助于延長生產設備壽命。

四、磷氮系阻燃劑

磷－氮系阻燃劑主要是通過磷－氮協同效應作用達到阻燃目的，具有磷－氮的雙重效應，阻燃效果比較好。

聚磷酸銨（APP）的含磷量高達30％～32％，含氮為14％～16％。這類阻燃劑最突出的特征是燃燒時的生煙量極低，不產生鹵化氫。由于聚磷酸銨熱穩定性好，可替代磷酸銨。

聚磷酸銨為白色結晶或無定形微細粉末。APP的水溶性和吸濕性隨聚合物增加而降低。國內按聚合度n的不同可分為水溶性(n＝10～20，相對分子質量1000～2000)和水不溶性(n＞20，相對分子質量大于2000)兩種。n可大于1000。國外把n＜100稱為結晶相I聚磷酸銨(APPⅠ)，把n＞1000的帶支鏈的APP稱為結晶相Ⅱ聚磷酸銨(APPⅡ)。n＜100的短鏈APP對水的敏感性(可水解性)比超長鏈(M＞1000)APP大，而后者的熱穩定性和耐水解性較高。長鏈APP在300℃以上才開始分解成磷酸和氨，而短鏈APP在150℃以上就開始分解。

常用的結晶態APP為水不溶性長鏈狀聚磷酸銨鹽。APP含磷量大、含氮量高，磷氮體系產生協同效應，阻燃性好。相對密度小，分散性好，化學穩定性好、消煙、毒性低。

APP廣泛應用于膨脹型防火涂料、聚乙烯、聚丙稀、聚氨酯、環氧樹脂、橡膠制品、纖維板及干粉滅火劑等，是一種使用安全的高效磷系非鹵消煙阻燃劑。

APP在聚氨酯硬泡中有很高的阻燃性、尺寸穩定性、耐水解性和耐熱性。對硬質聚氨酯泡沫塑料的有毒和腐蝕性氣體生成量，甚至可與未阻燃的同類材料媲美。一氧化碳及氯化氫的生成量也比含鹵聚氨酯泡沫塑料低得多。

聚磷酸銨具有膨脹阻燃功能，故更有利于降煙和抗滴落，雖然為固體，但易于在多元醇中分散。一般來說，含較多聚酯多元醇的聚氨酯組分比聚醚多元醇組分更適合于用APP阻燃。用量5～20份。