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膨脹類型阻燃劑阻燃機(jī)理
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-10-13 10:42:58 |
合成材料，特別是熱塑性材料的易燃性導(dǎo)致了阻燃劑體系的發(fā)展。阻燃劑可分為無機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑。無機(jī)阻燃劑同時具有阻燃和抑煙作用，燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體和腐蝕性氣體，但添加量較大，故嚴(yán)重影響被阻燃材料的物理和機(jī)械性能及加工性能，國內(nèi)外普遍采用固體顆粒的超微細(xì)化、表面活性處理、微膠囊化等方法改善其性能。
有機(jī)阻燃劑有鹵系阻燃劑和磷系阻燃劑。鹵系阻燃劑阻燃效果好，但起阻燃作用的ＨＸ是有毒的腐蝕性氣體，將逐漸被淘汰;磷系阻燃劑毒性較低，但阻燃效率較低，為了提高其阻燃效果，采用磷-氮協(xié)同阻燃。
膨脹型阻燃劑（ＩＦＲ）系以磷、氮為主要組成的阻燃劑，它不含鹵素，也不采用氧化銻作為協(xié)效劑，是一種阻燃效率高的環(huán)保型阻燃劑。２０世紀(jì)９０年代后膨脹型阻燃劑成為最為活躍的研究領(lǐng)域之一，也被公認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)阻燃劑無鹵化很有希望的途徑之一。
膨脹類型阻燃劑阻燃機(jī)理不斷更新，國內(nèi)學(xué)者普遍認(rèn)為膨脹型阻燃體系一般由三個部分組成:酸源、炭源和氣源。
酸源一般是無機(jī)酸或加熱到一定溫度后能形成無機(jī)酸的化合物，如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸銨等;炭源也叫成炭劑，它是形成泡沫炭化層的基礎(chǔ)，主要是一些含碳量高的多羥基化合物，如季戊四醇、淀粉等;氣源也叫發(fā)泡源，常用的發(fā)泡源有三聚氰胺、雙氰胺等。國外有些學(xué)者認(rèn)為膨脹型阻燃劑由四個部分組成:粘合劑、炭化劑、炭化催化劑（酸源）和發(fā)泡劑。
膨脹類型阻燃劑阻燃機(jī)理為：當(dāng)受熱時酸源分解產(chǎn)生脫水劑，它能與成炭劑形成酯，酯然后脫水交聯(lián)形成炭，同時發(fā)泡劑釋放大量的氣體幫助膨脹炭層。厚的炭層提高了聚合物表面與炭層表面的溫度梯度，使聚合物表面溫度較火焰溫度低得多，減少了聚合物進(jìn)一步降解釋放可燃性氣體的可能性，同時隔絕了外界氧的進(jìn)入，因而在相當(dāng)長的時間內(nèi)可以對聚合物起阻燃作用。
磷酸三異丙基苯酯(阻燃劑IPPP35)用途
該產(chǎn)品用于橡膠制品和PVC塑料阻燃輸送帶、電纜、氯丁橡膠、橡膠等合成橡膠的阻燃增塑劑，磷酸三異丙基苯酯阻燃劑IPPP35用途還適用于織物涂層、電路板、地板、紡織品、PVC、酚醛樹脂等各個領(lǐng)域。
磷酸三異丙基苯酯阻燃劑IPPP35不含鹵素的磷酸酯阻燃增塑劑，不會兩次污染環(huán)境；在該磷酸酯品種中屬粘度最低、磷含量最高的一種型號。此產(chǎn)品無色透明，相溶性好，用途既能阻燃又能增塑，在阻燃劑和增塑材料之間起到平衡作用，還能使加工的材料不變本色和自身的物理性能.
為了深入研究膨脹類型阻燃劑阻燃機(jī)理，克服以前對膨脹型炭層材料特性只研究４３０℃以內(nèi)的阻燃體系，ＳｅｒｇｅＢｏｕｒｂｉｇｏｔ等通過微-拉曼光譜、１３Ｃ、１Ｈ、３１Ｐ的ＮＭＲ研究了聚磷酸銨-季戊四醇膨脹型阻燃體系４３０℃以上的固相譜圖。當(dāng)溫度升高時，膨脹結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，２８０℃時主要是芳香族和脂肪族分子通過磷酸酯（鹽）橋鏈接;隨著溫度升高，芳香族分子的濃度增大，５６０℃時芳香族分子基團(tuán)占據(jù)主要地位，因此結(jié)構(gòu)剛性增加，應(yīng)力變形困難，在炭層中形成了Ｐ４Ｏ１０的晶體。高溫膨脹現(xiàn)象炭化機(jī)理的研究為合成新的膨脹型阻燃劑及阻燃劑改性提供了理論指導(dǎo)。
馬志領(lǐng)等通過對ＩＦＲ的膨脹效果及應(yīng)用于聚丙烯的阻燃效果研究發(fā)現(xiàn)，剛性結(jié)構(gòu)的阻燃劑具有更好的阻燃效果，ＩＦＲ材料提高阻燃效果的關(guān)鍵是克服燒滴現(xiàn)象，提高膨脹效果。
新的改性膨脹型阻燃體系不斷出現(xiàn)膨脹型阻燃劑自９０年代以來發(fā)展很快，國內(nèi)外許多學(xué)者都對其作了大量的研究工作。
如徐加艷、胡源等認(rèn)為膨脹型阻燃劑是實(shí)現(xiàn)阻燃材料向綠色化、環(huán)保型方向發(fā)展的一條有效途徑。ＰＶＡ與含磷化合物組成的膨脹阻燃體系阻燃效果好，但由于磷酸、磷酸鹽與ＰＶＡ共同使用時易發(fā)生凝結(jié)，使其水溶性遭到破壞，且易吸潮，表現(xiàn)出現(xiàn)鹽堿現(xiàn)象。而磷酸酯不溶于水，不能與ＰＶＡ共同使用，使該體系的應(yīng)用受到局限。
馬志領(lǐng)、趙文革采用（β 氯乙基）磷酸酯酰氯以三氯甲烷為介質(zhì)，通過脫ＨＣｌ發(fā)生酯化反應(yīng)對ＰＶＡ進(jìn)行接枝，得到阻燃ＰＶＡ，可單獨(dú)使用，也可作為膨脹型阻燃劑與其他聚合物共混使用。
針對膨脹型阻燃劑炭層較脆和暴露在５００℃以上的空氣中緩慢氧化影響其阻燃效果，ＢａｌｊｉｎｄｅｒＫ．Ｋａｎｄｏｌａ等根據(jù)阻燃劑和纖維織物混合時的燃燒行為提出了通過物理和化學(xué)相容機(jī)理來形成纖維-炭層交聯(lián)的增強(qiáng)型膨脹型炭層或稱炭-鍵結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的抗氧性，從而增強(qiáng)了阻燃效果，大大延緩了炭層氧化程度。
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固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
