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有機阻燃劑阻燃原理
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-10-13 13:40:29 |
有機阻燃劑阻燃原理之鹵系阻燃劑。鹵系阻燃劑在受熱時分解產(chǎn)生的鹵化氫，通過物理過程（包括吸熱降溫、氣相稀釋）和自由基機理實現(xiàn)阻燃的目的。 在受熱條件下，鹵系阻燃劑發(fā)生熱分解，吸收部分熱量，以達到降低溫度的目的，同時會釋放出大量鹵化氫氣體，由于鹵化氫氣體的比重大于空氣，且不可燃燒，排走空氣或稀釋可燃?xì)怏w，是聚合材料的燃燒速度減緩或使燃燒熄滅，起到氣相阻燃效果。
另外，鹵系阻燃劑在燃燒溫度下分解出HX，HX與聚合物燃燒時釋放的高能量HO·自由基發(fā)生反應(yīng)，生成低能量的鹵系自由基X·和H2O,X·與烴類反應(yīng)再產(chǎn)生HX。如此循環(huán)起到終止連鎖反應(yīng)的作用。
但是該阻燃劑處理過的材料燃燒時，會釋放大量有毒、腐蝕性的鹵化氫氣體，從而會造成人員窒息中毒和設(shè)備的腐蝕損壞；而且由于聚合物的揮發(fā)物得不到完全燃燒，致使分解產(chǎn)物形成大量的炭粒，產(chǎn)生大量煙霧，成為火災(zāi)中很危險的因素，因此，鹵系阻燃劑正在經(jīng)受著環(huán)境保護的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
有機阻燃劑阻燃原理之有機磷系阻燃劑阻燃。有機磷化物是添加型阻燃劑，主要是按凝聚相阻燃機理進行阻燃，當(dāng)含有磷系阻燃劑的高聚物經(jīng)受高溫或燃燒時，含磷化合物受熱分解生成磷的含氧酸，生成的偏磷酸可形成穩(wěn)定的多聚體，覆蓋于復(fù)合材料表面隔絕氧和可燃物，同時這類酸能促進含羥基化合物的吸熱脫水成炭反應(yīng)，生成水和焦炭。
脫水反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，而且脫水生成的水蒸氣能稀釋氧氣和可燃?xì)怏w的濃度；石墨狀的焦炭層導(dǎo)熱性差，使傳遞至基材的熱量減少，基材分解減緩； 同時，磷的含氧酸多為粘稠狀的半固態(tài)物質(zhì)，可在材料表面形成一層覆蓋于炭層的液膜，能降低炭層 的透氣性和減少炭層的氧化。另外， 磷系阻燃劑還能發(fā)揮一部分氣相阻燃作用。磷化合物受熱時會生成PO·自由基，能夠捕獲燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的OH·，H·等。因此，有機磷系阻燃劑可以通過吸熱冷卻、氣相稀釋、形成隔熱層和終止自由基鏈反應(yīng)等途徑，達到對材料的阻燃。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
外觀：白色片狀結(jié)晶
含量：≥99%；
酸值(mgKOH/g)：≤0.1；
游離酚：≤0.1%；
凝固點：≥47.0℃
色度(APHA)：≤60；
水分：≤0.1%
密度(50℃，g/cm3)：1.185-1.202
有機阻燃劑阻燃原理之氮系阻燃劑阻燃。氮系阻燃劑：包括雙氰胺、聯(lián)二脲、胍類化合物、三聚氰胺及其鹽類，其主要優(yōu)點是無鹵、低毒、低煙，對熱和紫外線穩(wěn)定，阻燃效率好且價廉。氮系阻燃劑在吸熱后分解產(chǎn)生不燃性氣體，如NH3、H2NCN、N2、NO、NO2、CO2、H2O等，一方面可以稀釋空氣中的氧和聚合物受熱分解產(chǎn)生的可燃物的濃度，同時阻燃劑分解過程中會吸熱，降低基材表面溫度；另一方面分解產(chǎn)生的氮的氧化物能捕捉自由基，抑制高聚物的鏈鎖反應(yīng)，從而達到阻燃的目的。
膨脹型阻燃劑阻燃。膨脹型阻燃劑是近年來國內(nèi)外廣為關(guān)注的新型復(fù)合型阻燃劑。其具備阻燃機制，無鹵、低煙、低毒的獨特特性。其阻燃機理較為復(fù)雜，吸熱冷卻、稀釋、 形成隔熱層和終止自由基鏈反應(yīng)等途徑在阻燃過程中都能得到體現(xiàn)，其具體表現(xiàn)為：
通過膨脹形成多孔泡沫炭的隔熱層。在較低溫度下，化合物中的非雙環(huán)磷產(chǎn)生能作為脫水劑的磷酸；反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣 體使熔融體系膨脹發(fā)泡。同時， 多元醇脫水炭化，形成無機物及炭殘余物，且體系進一步膨脹發(fā)泡；反應(yīng)接近完成時，體系膠化和固化，最后形成多孔泡沫炭層，起到阻止熱傳遞，降低可燃性氣體釋放量和隔絕氧的作用，以達到阻燃目的。
膨脹型阻燃劑在燃燒溫度下都能釋放出諸 如水及CO2、 NH3、N2、HX等不燃性氣體，這些氣體組份在氣相中沖淡了可燃性氣體的濃度，使之降到著火極限以下，起到氣相阻燃效果。膨脹型阻燃劑，在高溫下發(fā)生相變、脫水或脫鹵化氫等吸熱分解反應(yīng)，降低聚合物基材和火焰區(qū)溫度，減慢熱裂解反應(yīng)的速度，進而減少可燃性氣體揮發(fā)量，最終破壞維持聚合物持續(xù)燃燒的條件，達到阻燃目的。
聚合物在燃燒中的產(chǎn)生很多高能量自由基，膨脹型阻燃劑在分解過程中產(chǎn)生可捕獲自由基的物質(zhì)（如PO·），從而切斷自由基鏈鎖反應(yīng)達到阻燃的目的。
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