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燃燒機理 阻燃劑的阻燃機理
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-10-10 13:12:19 |
要研究阻燃劑的阻燃機理，必須首先了解高聚物燃燒機理。
（一）燃燒機理
有機高聚物的燃燒，實質(zhì)是熱分解的過程伴隨著發(fā)光、發(fā)熱和氧的化學反應。可燃性物質(zhì)、氧氣和能量是其三要素。燃燒的總反應可簡單表示為：
有機高聚物＋O2→CO＋CO2＋H2O＋光＋熱
一些基元反應如下：
1．在O2作用下，大分子鏈中較弱的鍵首先發(fā)生斷裂，產(chǎn)生自由基：
～CH＋O2→C·＋HOO·
2．在高聚物內(nèi)部無氧區(qū)，大分子鏈吸收外界熱量，發(fā)生斷裂，產(chǎn)生自由基和雙自由基：
△
～C—C～→2～C·
△
～C—C·→～C·＋·C—C·
3．在自由基作用下，繼而發(fā)生一系列連鎖反應：
～C·＋O2→～COO· ——①
～CH＋HOO·→～C·＋H2O2 ——②
H2O2→2HO· ——③
RCH3＋HO·→RCH2·＋H2O ——④
RCH2·＋O2→RCHO＋HO· ——⑤
HO·＋H2→H·H2O ——⑥
H·＋O2→HO·＋·O· ——⑦
·O·＋H2→HO·＋H· ——⑧
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以上自由基反應延續(xù)下去，導致大分子解聚①—⑧式反應產(chǎn)生的HO·和·O·等自由基活性很高，是發(fā)展燃燒的關鍵。
阻燃劑的阻燃機理：根據(jù)上面的燃燒機理，可以知道通過吸收熱能、降低燃燒體的溫度，除去能量；隔斷空氣；供給CO2等惰性氣體，使氣體的組成改變，離開燃燒極限；捕獲活性自由基等辦法，使熱分解反應終止。
1．氣相阻燃機理
氣相阻燃就是阻燃劑通過轉化為氣相物質(zhì)，發(fā)揮其阻燃作用。
（1）捕獲自由基
阻燃劑受熱后，分解產(chǎn)生氣相物質(zhì)，這些物質(zhì)能捕獲高聚熱分解產(chǎn)生的自由基，使熱分解反應得到有效控制，從而達到阻燃、滅火的目的。
以鹵系阻燃劑為例，鹵化物受熱產(chǎn)生的鹵化氫能捕獲到活性的HO·、·O·自由基。通過自由基交換，產(chǎn)生活性較小的自由基：
RX＋H·→HX＋R·
HX＋HO·→H2O＋X·
HX＋·O·→HO·＋X·
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。
（2）“稀釋”效應
阻燃劑在高溫分解出一種難燃氣體（如HX、H2O等），將燃燒體籠罩，“稀釋”了周圍可燃性氣體的濃度，同時吸收大量燃燒熱，降低了溫度，使燃燒得到控制。
如無機阻燃劑Al（OH）3的阻燃機理：
△
Al（OH）3→Al2O3＋3H2O－71．6（Kcal）
鹵系阻燃劑也能分解出比重較大的不燃氣體，產(chǎn)生覆蓋作用，而隔絕或稀釋了空氣（同CO2、N2等滅火相類似），不同鹵素滅火效力與它們本身的原子量成正比，即：F：Cl：Br：I＝1·0：1．9：4．2：6．7按照等重量溴、氯相比，有機溴化物的阻燃效力約為氯化物的兩倍。這些事實正是鹵系阻燃劑滅火理論的有力證據(jù)。2。凝相阻燃機理
凝相阻燃就是阻燃劑以凝聚相形態(tài)，發(fā)揮其阻燃作用?？煞殖赡ぷ枞己捅诿孀枞夹獌煞N。
（1）成膜效應
阻燃劑受到高溫后，在燃燒體表面形成一層不易燃燒、不易揮發(fā)的保護膜，從而把燃燒體同O2和火源隔絕開來，使火焰熄滅。 無機磷阻燃劑的阻燃機理就以凝相機理為主，在燃燒時，磷化合物逐步分解成磷酸、偏磷酸，最后生成玻璃體狀的聚偏磷酸，覆蓋于燃燒體的表面，隔絕空氣。
（2）壁面效應
所謂壁面效應，就是阻燃劑在高溫時產(chǎn)生的一種惰性粉塵，這些惰性粉塵就像容器的器壁一樣，既能吸收燃燒熱，又能吸附燃燒過程的活性物質(zhì)，使活性物質(zhì)失活，從而抑制燃燒。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
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