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無鹵膨脹型阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-11-26 11:34:25 |
更加嚴(yán)格的阻燃劑法規(guī)要求采用熱穩(wěn)定性高，釋熱速度低，生煙量少，低毒的高效阻燃劑。從國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)當(dāng)推無鹵膨脹型阻燃劑。已推入市場(chǎng)的無鹵膨脹型阻燃劑有磷-氮系混合膨脹型和磷-氮系單質(zhì)膨脹型兩大類。
溴系阻燃劑的活性是基于熱分解生成自由基，在燃燒過程的自由基連鎖反應(yīng)中，溴自由基可以起到清道夫的作用。很明顯，這種作用的機(jī)理可以采用其它自由基來源作為增效劑。這些自由基來源主要包括不穩(wěn)定的碳-碳，氧-氧，氮-氮鍵的物質(zhì)。
大多數(shù)磷系阻燃劑是在凝固相發(fā)揮阻燃功效，包括抑制火焰，熔流耗熱，含磷酸形成的表面屏障，以及酸催化成炭，炭層的隔熱，隔氧等。
磷系阻燃劑阻燃纖維素纖維時(shí)，在較低溫度下分解出磷酸，隨著溫度升高生成偏磷酸，隨后縮合成聚磷酸，它的強(qiáng)烈脫水作用促使纖維素碳化，抑制了可燃性纖維素裂解物的生成，從而達(dá)到阻燃效果。磷化合物也能阻止碳被氧化為二氧化碳，因而可降低氧化釋熱量。
在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中，磷阻燃劑能促進(jìn)成炭作用。還能在火焰中按氣相阻燃。但軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中只能形成少量炭，不足以隔熱隔氧。在PET中，磷阻燃劑可以增加PET燃燒后延續(xù)揮發(fā)性可燃物逸出，可能與PET發(fā)生酸催化變軟，因而促使進(jìn)了成炭。
為了有效地發(fā)揮磷阻燃劑的成炭作用，一個(gè)有效的重要途徑是與氫化合物的結(jié)合。某些氮化合物能增強(qiáng)磷化合物對(duì)纖維素的阻燃作用，因?yàn)檫@兩者化合物反應(yīng)而生成了含P-N鍵的化合物，它比磷化合物有更強(qiáng)的阻燃作用，磷氮系的氮化合物能加強(qiáng)磷的氧化，且能釋放氨等惰性氣體，起到隔氧作用。
無鹵膨脹型阻燃劑是阻燃劑的一個(gè)發(fā)展方向，用于合成纖維和塑料等高聚物的阻燃。近10余年，關(guān)于膨脹型阻燃劑（Intumescent Flame Retapdant,IFR）的研究與開發(fā)非常多，主要采用磷-氮系列，通過阻燃劑體系中的酸源，碳源，氣源的協(xié)同作用形成膨脹的炭層，從而切斷熔融聚合物和可燃性氣體，并幫助熔融的聚合物成炭，減少了可燃性氣體的生成量，隨燃燒的進(jìn)行，逐步形成膨脹炭層，該膨脹炭層具有良好隔熱功能和強(qiáng)度。
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膨脹型阻燃劑（IFR）主要是通過凝固相阻燃發(fā)揮作用，在凝固相中延緩或阻止材料的熱分解，減少和中斷可燃物的來源；材料燃燒時(shí)表面生成多孔炭層，藉此隔熱，隔氧，并可以阻止可燃?xì)怏w進(jìn)入氣相；阻燃劑受熱分解吸熱，阻止被阻燃材料升高不易達(dá)到熱分解溫度。膨脹型阻燃劑按此機(jī)理阻燃。
IFR包括酸源，炭源和氣源，它們通過以下相互作用形成炭層的。在較低溫度（150℃）以下，含磷酸酸源產(chǎn)生可作為脫水劑的酸，在稍高溫度時(shí)，酸與炭源進(jìn)行酯化反應(yīng)；體系中的氮作為酯化反應(yīng)的催化劑，加速酯化反應(yīng)進(jìn)行；反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸汽和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡。于此同時(shí)，炭源和酯脫水炭化，體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡，最終體系呈固化狀態(tài)，形成多孔泡沫炭層。
在TFR三組份中，酸源是最主要的，它在三組份中比例也最大，由于主要成份在酸源中，所示酸源單獨(dú)可稱為阻燃劑，而炭源和氣源稱為協(xié)效劑，單一酸源的阻燃效率不高，但隨協(xié)效劑的添加而明顯改善。
膨脹型阻燃劑也能在氣相發(fā)揮阻燃作用，因?yàn)榱?氮-碳體系遇熱可能產(chǎn)生一氧化氮和氨氣，它們能使自由基導(dǎo)致的連鎖反應(yīng)終止。
在膨脹型阻燃劑中加入分子篩，可以提高阻燃效率，降低熱量，抑制生煙量，分子篩可以使形成的磷-碳結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。而且分子篩有利于形成交鏈結(jié)構(gòu)，使其與聚合物鏈的相互作用，增強(qiáng)材料的阻燃性能。
膨脹型阻燃劑的成份與結(jié)構(gòu)眾多，但必需與被阻燃的高聚物類型相匹配，才能有效地發(fā)揮其阻燃作用。
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