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阻燃剂的科学认知与理解

作者:admin 发布日期: 2022-09-06 二维码分享
一般可将阻然剂分为添加型和反应型两大类,前者使用较广。常用的添加型阻燃剂有四类。

(1)有机卤化物。经常使用的为溴及氯的化合物。溴化物的阻燃性能较为突出,但由于溴的价格较贵,资源较少,所以使用范围受到了限制。

卤素阻燃剂的阻燃作用为:

隔绝效应:燃烧分解的卤化氢分子可起到隔绝空气与火焰的作用。

消除效应:卤化氢分子是一种很好的自出基捕捉剂,可捕捉燃烧链反应中的自由基O·和OH’从而终止燃烧反应。

(2)有机磷化物。有机磷化合物的阻燃作用对于以烃为基础的热塑性塑料,是由于其受热后挥发出来的重质蒸汽产生覆盖作用。

(3)含氮化合物。含氮化合物中的三聚氰胺及其衍生物作为阻燃剂,越来越多的被用于塑料行业。这类含氮化合物在燃烧时生成HNO,和HNO,可以使塑料脱水及炭化产生隔绝效应。将三聚氰胺与聚磷酸胺、季戊四醇复配而成的膨胀型阻燃剂也是一种新型..阻燃剂。

(4)无机阻燃剂。无机阻燃剂主要是一些含有结晶水的无机盐。其阻燃作用主要是由于受热后释放出结晶水吸收热量,起到冷却燃烧物,同时产生的水蒸气还能稀释可燃性挥发气体。这类阻燃剂中应用.广泛的是水合氧化铝(Al2O3·xH2O)即氢氧化铝和氢氧化镁。

反应型阻燃剂是通过共聚或缩聚进入聚合物分子的阻燃剂。在热固性塑料中使用较多,在热塑性塑料中使用还不普遍。它们是一些含有不饱和键或活性集团的有机卤化物及磷化物聚合物的阻燃机理是一个极复杂的物理和化学过程。尽管目前仍有许多观点未能取得一致。但一些基本理论已经得到了共识。一般认为,阻燃剂对聚合物的阻燃行为主要通过冷却、稀释、形成隔热层和终止自中基链反应途径实现的,其中前三种为物理途径,后一种为化学过程。

(1)冷却机理
利用阻燃剂热分解时的吸热反应和热分解生成的不燃性物质的汽化来冷却聚合物基料,使之温度降低,防止热分解,进而减少可燃性气体的挥发量。.终破坏维持聚合物持续燃烧的条件达到阻燃的目的。AI(OH)2、Mg(OH)2及硼酸类无机阻燃剂颇具代表性。

(2)稀释机理
多数阻燃剂在燃烧温度下都能放出诸如水、CO2、NH3、N2、HCL等不燃性气体,这些气体组份在气相中冲淡了可燃性气体和氧浓度,使之降到着火极限以下,起到气相阻燃作用。

另外,无机类阻燃剂不挥发,填充量大,一定程度上可稀释固相中可燃性物质的浓度,从而提高制品的难燃性。

(3)隔离模机理
如果聚合物燃烧时能在其表面形成一一层隔离膜,起到阻止热传递、降低可燃性气体释放量和隔绝氧气的作用,同样能够达到阻燃目的。阻燃剂形成隔离膜的方式是利用阻燃剂的热降解产物促使聚合物表面迅速脱水碳化,进而形成碳化层。由于单质碳不进行产生火焰的蒸发分解燃烧,因此具有阻燃作用。含磷阻燃剂就是靠这种方式发挥阻燃作用的。硼系及卤化磷类阻燃剂具有类似的特征。

(4)终止连锁反应机理
捕获在聚合物燃烧过程中生成并能促进燃烧连锁氧化反应的活性自出基HO,从而抑制燃烧的方法,被认为是聚合物阻燃中.重要的抑制机理。卤系阻燃剂在燃烧温度下可分解成卤化氢,捕捉HO·自由基并使之转化成为低能量的X·自由基和H2O,X·自由基可与聚合物反应再生成HX,如此循环起到了终止连锁反应的作用。

一种阻燃剂并不局限于一种阻燃机理,常常表现为多种途径的综合作用。不同类型的阻燃剂复配或附加协效组成相应的阻燃体系能够起到事半功倍的效果。咨询电话18884225146
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