pvc阻燃剂有哪些

PVC的阻燃性主要依赖‌氯元素自阻燃效应‌（极限氧指数LOI≈45%），但需添加协效剂满足更高要求。以下是科学分类与选型指南，重点解决“抑烟、增塑、环保”三大痛点：

一、阻燃体系核心分类

1. ‌金属氧化物协效剂（必需组分）‌

类型

作用机理

添加量(phr)

适用场景

缺陷

‌三氧化二锑(Sb₂O₃)‌    生成SbOCl气态阻隔层    3-5    通用级线缆    发烟量↑30%，欧盟限用    

‌锑酸钠‌    替代Sb₂O₃，分散性更佳    4-6    护套料    白度下降    

‌硼酸锌(2ZnO·3B₂O₃)‌    促进成炭+抑烟    2-4    低烟无卤要求    阻燃效率↓20%    

‌钼酸锌‌    催化脱HCl交联成炭    1.5-3    汽车内饰    成本↑50%    

‌环保升级方案‌：

硼酸锌/钼酸锌复配（2:1）→ 烟密度下降50%（ISO 5659-2）纳米锡酸锌（≤1μm）→ 替代30-50% Sb₂O₃且CTI＞600V

2. ‌有机阻燃增效剂‌

类型

化学结构

功能

添加量(phr)

‌磷酸酯类‌    磷酸三甲苯酯(TCP)    阻燃增塑双功能    10-20    

‌氯代烷烃‌    氯化石蜡-70(C₲ₚCl₁₁Hₓ)    提高氯含量    5-15    

‌磷氮协效剂‌    聚磷酸铵(APP)微胶囊化    抑 制阴燃    3-8    

‌氢氧化铝/镁‌    Al(OH)₃/Mg(OH)₂    吸热抑烟    10-30    

‌注‌：磷酸酯类会导致低温脆性，需复配DOA增塑剂补偿

二、硬质PVC与软质PVC配方差异

1. ‌硬质PVC（门窗/管材）‌

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A[基础配方] --> B[Sb₂O₃ 3phr]
A --> C[硼酸锌 2phr]
A --> D[钼酸锌 1phr]
D --> E[抑烟核心]
B & C --> F[LOI＞50%]

‌关键指标‌：氧指数 ≥45%（GB/T 2406）烟密度等级 ≤75（GB/T 8323）

2. ‌软质PVC（线缆/薄膜）‌

组分

功能

典型用量(phr)

DOTP增塑剂    降低加工温度    40-60    

氯化石蜡-70    阻燃增塑    15    

Sb₂O₃/锌钼复合    协效阻燃    4+2    

氢氧化铝    抑 制滴落    10-20    

表面活性剂    防止析出    0.5    

‌通过标准‌：

UL 1581 VW-1（垂直燃烧）IEC 61034烟密度＜60%

三、环保法规应对方案

1. ‌欧盟绿色方案（符合RoHS/REACH）‌

禁用物质

替代品

复配体系效果

Sb₂O₃    锡酸锌+硼酸锌(3:1)    LOI维持45%，烟量↓40%    

邻苯类增塑剂    偏苯三酸酯(TOTM)    阻燃性不变，迁移率↓80%    

短链氯化石蜡    高分子量氯化聚烯烃    无PBT(持久性)风险    

2. ‌中国新国标要求‌

‌GB/T 19666-2019‌：线缆用PVC必须通过成束燃烧A类解决方案：氢氧化铝20phr + APP 5phr + 锌钼复合剂3phr

四、高端功能化阻燃体系

1. ‌超低烟配方（隧道/地铁专用）‌

层级

组分

功能

基础阻燃    钼酸锌 3phr    催化脱氢成炭    

抑烟核心    八钼酸铵 2phr    捕捉烟尘微粒    

吸热补充    纳米氢氧化镁 8phr    分解吸热＞1300J/g    

防滴落    聚四氟乙烯微粉 0.3phr    阻止熔滴引燃    

‌性能‌：烟毒性指数CAI＞0.9（EN 45545-2）

2. ‌耐迁移阻燃剂（医用/食品接触）‌

‌反应型磷氮单体‌：乙烯基膦酸酯共聚物添加量：15% → 与PVC接枝率＞90%通过ISO 10993生物相容性测试

五、加工工艺关键点

问题

成因

解决方案

挤出表面粗糙    氢氧化铝吸湿    120℃烘干4h+偶联剂处理    

热稳定剂冲突    铅盐与Sb₂O₃生成Sb₂S₃沉淀    改用钙锌稳定剂    

阻燃剂析出    与DOP增塑剂相容性差    改用聚合型增塑剂(PolyDOP)    

六、成本优化组合方案

性能等级

配方组成

成本(元/kg)

LOI(%)

经济型    Sb₂O₃ 3phr + 氯化石蜡-70 10phr    12.8    46    

中端无卤    硼酸锌5phr+氢氧化铝15phr+APP 5phr    18.5    48    

高端抑烟    锡酸锌4phr+八钼酸铵3phr+TOTM 45phr    26.3    50    

七、特种PVC阻燃案例

1. ‌矿用阻燃输送带‌

‌配方‌：
PVC 100phr + DOTP 30phr + 纳米粘土 10phr + ‌微胶囊红磷 6phr‌ + Sb₂O₃ 2phr‌性能‌：酒精喷灯燃烧＜3s（MT 914标准）抗静电面电阻 10⁶-10⁸Ω

2. ‌核电站电缆‌

‌关键添加剂‌：
‌氢氧化铝包覆钼酸锆‌（ZrMoO₄@Al(OH)₃）‌特性‌：耐γ射线照射＞1000kGy热释放速率峰值＜100kW/m²