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阻燃剂的阻燃原理
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2016-10-30 16:05:43 |
阻燃剂的阻燃原理之无机阻燃剂。氢氧化铝与氢氧化镁在高温下通过分解吸收大量的热量﹐生成的水蒸气可以稀释空气中的氧气浓度﹐从而延缓聚合物的热降解速度﹐减慢或抑制聚合物的燃烧﹐促进炭化﹑抑制烟雾的形成。
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O Mg(OH)2→MgO+H2O 根据这一原理﹐选择金属氢氧化物时﹐其分解温度和吸热量是两项重要的指标。碳酸钙虽然也有较高的吸热量﹐由于其分解温度比聚合物的分解出很多﹐故不能做阻燃剂用。即使与聚合物分解生成的HCL反应﹐由于碳酸钙在固相﹑HCL在气相﹐两者的反应速度和进程受到制约﹐没有明显的阻燃作用。
虽然氢氧化铝和氢氧化镁比碳酸钙的阻燃效率要高的多﹐但仍需要加入60%才能起到明显作用.硼酸锌作为阻燃剂可同时在凝聚相和气相 中发挥作用。在凝聚相中﹐硼酸锌在火焰作用下能熔化﹑脱水形成玻璃态的包覆层﹐进一步生成无机炭层﹐同时可促进聚合物成炭﹐从而减缓聚合物的分解及可燃性气体的生成速度﹐达到阻燃和抑烟的效果。
气相中﹐硼酸锌由于分解产生水蒸气而吸热﹐当与卤系阻燃剂并秀或用于含卤树脂时﹐生成卤化锌﹑卤化硼﹐在气相中捕获自由HO．﹑H．发挥气相阻燃作用。 2ZnO．3B2O3+12HCL→Zn(OH)Cl+ZnCL2+3BCl+3BHO2+4H2O 锌的固体熔体对PVC有抑烟作用﹐体系中含有3.5%---4%的锌有很好的抑烟性能﹐这是在燃烧过程中生成的刘易斯酸ZnCL2能促进PVC有脱氢反应形成反式的烯烃结构﹐有利于分子间的成环作用及炭化物的生成。
阻燃剂的阻燃原理之磷系阻燃剂。磷系阻燃剂阻燃的材料燃烧时可生成较多的焦炭﹐减少可燃性气体的生成量﹐使被阻燃材料的质量损失率大大降低﹐但燃烧时生成的烟量较大。有机磷系阻燃剂可同时在凝聚相及气相中发挥阻燃作用﹐但以在凝聚相中为主。
有机磷系阻燃剂的阻燃原理随着其结构﹑聚合物类型及燃烧条件的不同也存在一定的差异。有机磷系阻燃剂在高聚物受热被引燃时﹐首先分解生成磷酸﹐磷酸脱水生成偏磷酸﹐偏磷酸聚合生成聚偏磷酸﹐这类酸对含羟基聚合物的脱水成炭具有催化作用﹐加速了成炭过程。
磷酸三苯酯阻燃剂tpp质量标准：
外观：白色片状结晶
含量：≥99%；
酸值(mgKOH/g)：≤0.1；
游离酚：≤0.1%；
凝固点：≥47.0℃
色度(APHA)：≤60；
水分：≤0.1%
密度(50℃，g/cm3)：1.185-1.202
成炭的结果是在材料表面形成石墨状的焦炭层﹐这种炭层难燃﹑隔热﹑隔氧﹐从而使传至材料表面的热量减少﹐热分解缓慢﹔其次羟基聚合物的脱水系吸热反应﹐脱水形成的水蒸气又能稀释大气中的氧气及可燃性气体﹐有助于使燃烧中断﹔燃烧生成的聚偏磷酸可在材料表面形成一层覆盖于焦炭层的液膜﹐降低焦炭层的透气性并保护焦炭层不被继续氧化﹐也有利于提高材料的阻燃性。
有机磷系阻燃剂的凝聚相阻燃机理基本是基于羟基聚合物的﹐故有机磷系阻燃剂在环氧树脂﹑聚氨酯中阻燃作用较大﹐而对不含有羟基的聚合物作用较小。磷系阻燃剂与卤系阻燃剂有协同作用﹐并且依赖于聚合物的类型。
抑烟作用机理。聚合物的发烟性是由于燃烧不完全或生成石墨状微粒而引起的﹐阻燃性能越好﹐聚合物的燃烧越不完全﹐生成的烟就越多﹐因此阻燃和抑烟本身就是一对矛盾。一是聚合物燃烧时﹐本身就释放出大量的烟雾﹔二是由于加入卤—锑阻燃剂或者磷酸酯阻燃剂后﹐使发烟量增大。前一种情况需要加入抑烟剂来抑制其发烟过程﹔后一种情况应该尽量不使用发烟量增大的阻燃剂。
根据聚合物燃烧成烟机理可知﹐抑制燃烧产生的烟雾实质上就是抑制聚合物分解的可燃性气体向空。气中的扩散﹑加速气相中可燃性气体转化为水和CO2的过程﹐液相中促进成炭反应并将成炭微粒吸咐在燃烧物表面的过程。
高抗冲聚苯乙烯阻燃技术更难,由于它要用于电子、电器元件,阻燃级别要求更高,需达到ＵＬ94Ｖ 0级。如果使用溴系阻燃剂就可达到这种要求,但要注意材料的耐光性、热变形温度、抗冲强度、阻燃剂有否渗出等各方面因素是否受到影响。常用的溴系阻燃剂有十溴二苯醚、溴化环氧树脂(ＢＥＲ)、耐高温ＨＢＣＤ等。
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