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環(huán)氧樹脂阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-11-8 10:47:05 |
環(huán)氧樹脂（EP）是含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族鏈段為主鏈的高分子預(yù)聚物，是一類十分重要的熱固性樹脂。
它因具有粘結(jié)強度高、穩(wěn)定性好、收縮率低、機械強度高以及可加工型好等優(yōu)點，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，如涂料、膠黏劑1、絕緣材料、工程構(gòu)件以及先進復合材料等2。但是環(huán)氧樹脂熱穩(wěn)定性不高，氧指數(shù)（LOI）僅為19.8%，屬于比較容易燃燒的聚合物材料。這對環(huán)氧樹脂的廣泛應(yīng)用造成了極大的影響。
而且，環(huán)氧樹脂作為一種合成的高分子材料，在熱裂及燃燒時可產(chǎn)生大量熱量和煙塵，給人們的生命安全帶來了重大威脅。為此添加環(huán)氧樹脂阻燃劑勢在必行。
環(huán)氧樹脂的燃燒是一個十分復雜的物理化學過程，但是在燃燒之前，不外乎也要經(jīng)歷熱解、燃燒釋熱和生煙三個過程，同時也需要可燃物、溫度和氧氣濃度這三個必要的因素。
環(huán)氧樹脂在空氣中受到外部熱源提供的熱量，使得基體溫度逐漸升高，大分子鏈段運動加??；隨著溫度的持續(xù)升高，分子鏈中熱穩(wěn)定性能較差的弱鍵開始斷裂，并逐漸引發(fā)一系列的自由基分解反應(yīng)，同時生成殘渣和一系列可燃性小分子如CO、丙酮、甲烷、酚類化合物等，可燃性氣體向固體表面進行擴散；大量可燃性氣體匯聚于固體表面與空氣混合形成燃燒反應(yīng)的“燃料”，燃料到達一定溫度后點燃并釋放出熱量，其中一部分熱量向聚合物基體輻射。而就是這一部分熱量就足以滿足環(huán)氧樹脂的分解和點燃過程，形成了一個良好的火焰循環(huán)過程，使得環(huán)氧樹脂離火后便能夠持續(xù)燃燒。
值得注意的是環(huán)氧樹脂是成碳性聚合物，燃燒過程會在表面形成具有一定隔熱效果的炭層，從而減緩基體的升溫速率，降低熱分解速度，但是持續(xù)的熱量累積仍然會促使環(huán)氧樹脂燃燒反應(yīng)的持續(xù)進行。綜上所訴，環(huán)氧樹脂的燃燒過程可以歸納為基體熱分解、點燃、燃燒和火焰?zhèn)鞑ニ膫€過程。
基于上述燃燒歷程，只要通過降低向環(huán)氧樹脂基體的熱傳遞，捕獲熱分解產(chǎn)生的自由基，抑制可燃性小分子的釋放，稀釋可燃性氣體的濃度等手段終止環(huán)氧樹脂燃燒過程中的某個環(huán)節(jié)就是實現(xiàn)環(huán)氧樹脂的阻燃。
和其他材料一樣，環(huán)氧樹脂阻燃劑的阻燃性也常通過氣相阻燃、凝聚相阻燃及中斷熱交換等阻燃機理實現(xiàn)。抑止促進燃燒反應(yīng)鏈增長的自由基而發(fā)揮阻燃功能的屬氣相阻燃；在固相中延緩或阻止高聚物熱分解起阻燃作用的屬凝聚相阻燃；將聚合物燃燒產(chǎn)生的部分熱量帶走而導致燃燒中斷屬中斷熱交換阻燃機理。實際上，燃燒和阻燃是十分復雜的過程，涉及影響燃燒和阻燃因素很多，將一種阻燃體系嚴格劃分為某一種機理是很難的，通常很多阻燃體系是以幾種阻燃機理同時起作用。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp具有良好的透明性、柔軟性以及抗菌性，具有耐水、耐油、電絕緣性好和相容性好的優(yōu)點。主要用于纖維素樹脂、乙烯基樹脂、天然橡膠和合成橡膠的阻燃增塑劑，也可用于三乙酸甘油酯薄酯和軟片、硬質(zhì)聚氨酯泡沫、酚醛樹脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。
環(huán)氧樹脂阻燃劑氣相阻燃機理系指在氣相中使燃燒中斷或延緩燃燒反應(yīng)的阻燃作用，下述幾種情況的阻燃一般屬于氣相阻燃機理。
（1）阻燃材料受熱或燃燒時能產(chǎn)生自由基抑止劑，從而使聚合物燃燒的鏈反應(yīng)中斷，例如廣泛應(yīng)用的鹵-銻協(xié)同阻燃體系產(chǎn)生的阻燃作用屬于這種機理；
（2）阻燃材料受熱或燃燒時生成惰性粒子，促進自由基相互結(jié)合以終止燃燒反應(yīng)；
（3）阻燃材料受熱或燃燒時釋放出大量惰性氣體或高密度蒸汽，前者可稀釋氧氣和氣態(tài)可燃物，并降低可燃氣體的溫度，致使燃燒終止；后者則覆蓋于可燃氣體上，隔絕它與空氣的接觸，使燃燒窒息。
環(huán)氧樹脂阻燃劑凝聚相阻燃機理是指在凝聚相中延緩或終止阻燃材料的受熱分解而產(chǎn)生的阻燃作用。下面幾種情況均屬于凝聚相阻燃。
（1）阻燃劑在固相中延緩或阻止可燃氣體的產(chǎn)生和自由基的熱分解；
（2）阻燃材料中比熱容較大的無機填料，通過蓄熱和導熱使材料不易達到熱分解溫度；
（3）阻燃劑因受熱分解吸熱，使阻燃材料升溫緩慢或中止。工業(yè)上大量應(yīng)用的氫氧化鋁及氫氧化鎂均屬于此類阻燃劑；
（4）阻燃材料燃燒時在其表面生成難燃、隔熱、隔氧，多孔炭層，阻止可燃氣進入燃燒相，導致燃燒中斷。膨脹型阻燃劑屬于此種阻燃機理。
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