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有機(jī)阻燃添加劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2016-11-13 15:22:33 |
有機(jī)阻燃添加劑中的鹵系阻燃添加劑在受熱時(shí)分解產(chǎn)生的鹵化氫，通過(guò)物理過(guò)程和自由基機(jī)理實(shí)現(xiàn)阻燃的目的。
在受熱條件下，鹵系阻燃添加劑發(fā)生熱分解，吸收部分熱量，以達(dá)到降低溫度的目的，同時(shí)會(huì)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，鹵系阻燃添加劑在燃燒溫度下分解出 HX，HX 與聚合物燃燒時(shí)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。
但是該阻燃添加劑處理過(guò)的材料燃燒時(shí)，會(huì)釋放大量有毒、腐蝕性的鹵化氫氣體，從而會(huì)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(xiǎn)的因素，因此，鹵系阻燃添加劑正在經(jīng)受著環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
有機(jī)阻燃添加劑中的有機(jī)磷化物是添加型阻燃添加劑，主要是按凝聚相阻燃機(jī)理進(jìn)行阻燃，當(dāng)含有磷系阻燃添加劑的高聚物經(jīng)受高溫或燃燒時(shí)，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(shí)這類酸能促進(jìn)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；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，磷系阻燃添加劑還能發(fā)揮一部分氣相阻燃作用。磷化合物受熱時(shí)會(huì)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(jī)磷系阻燃添加劑可以通過(guò)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(dá)到對(duì)材料的阻燃。
有機(jī)阻燃添加劑中的氮系阻燃添加劑：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(diǎn)是無(wú)鹵、低毒、低煙，對(duì)熱和紫外線穩(wěn)定，阻燃效率好且價(jià)廉。
磷酸三苯酯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(diǎn)。磷酸三苯酯tpp用途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。
氮系阻燃添加劑在吸熱后分解產(chǎn)生不燃性氣體，如 NH3、H2NCN、N2、NO、NO2、CO2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(shí)阻燃添加劑分解過(guò)程中會(huì)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(dá)到阻燃的目的。
膨脹型阻燃添加劑是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外廣為關(guān)注的新型復(fù)合型阻燃添加劑。其具備阻燃機(jī)制，無(wú)鹵、低煙、低毒的獨(dú)特特性。其阻燃機(jī)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(guò)程中都能得到體現(xiàn)，其具體表現(xiàn)為：通過(guò)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(shí)，多元醇脫水炭化，形成無(wú)機(jī)物及炭殘余物，且體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡；反應(yīng)接近完成時(shí)，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(dá)到阻燃目的。
膨脹型阻燃添加劑在燃燒溫度下都能釋放出如水及 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。
膨脹型阻燃添加劑，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(jìn)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(dá)到阻燃目的。
有機(jī)硅系阻燃劑一般為硅酮聚合物，既是一種新型無(wú)鹵阻燃劑，也是一種成炭抑煙劑。有機(jī)硅系阻燃劑國(guó)外已有應(yīng)用，但用量比較少。其優(yōu)點(diǎn)為無(wú)鹵，低煙、低毒性、具備阻燃劑未來(lái)發(fā)展方向的一切特性;缺點(diǎn)為價(jià)格高。
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