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阻燃劑的阻燃原理
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-10-30 16:05:43 |
阻燃劑的阻燃原理之無機阻燃劑。氫氧化鋁與氫氧化鎂在高溫下通過分解吸收大量的熱量﹐生成的水蒸氣可以稀釋空氣中的氧氣濃度﹐從而延緩聚合物的熱降解速度﹐減慢或抑制聚合物的燃燒﹐促進炭化﹑抑制煙霧的形成。
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O Mg(OH)2→MgO+H2O 根據(jù)這一原理﹐選擇金屬氫氧化物時﹐其分解溫度和吸熱量是兩項重要的指標。碳酸鈣雖然也有較高的吸熱量﹐由于其分解溫度比聚合物的分解出很多﹐故不能做阻燃劑用。即使與聚合物分解生成的HCL反應﹐由于碳酸鈣在固相﹑HCL在氣相﹐兩者的反應速度和進程受到制約﹐沒有明顯的阻燃作用。
雖然氫氧化鋁和氫氧化鎂比碳酸鈣的阻燃效率要高的多﹐但仍需要加入60%才能起到明顯作用.硼酸鋅作為阻燃劑可同時在凝聚相和氣相 中發(fā)揮作用。在凝聚相中﹐硼酸鋅在火焰作用下能熔化﹑脫水形成玻璃態(tài)的包覆層﹐進一步生成無機炭層﹐同時可促進聚合物成炭﹐從而減緩聚合物的分解及可燃性氣體的生成速度﹐達到阻燃和抑煙的效果。
氣相中﹐硼酸鋅由于分解產(chǎn)生水蒸氣而吸熱﹐當與鹵系阻燃劑并秀或用于含鹵樹脂時﹐生成鹵化鋅﹑鹵化硼﹐在氣相中捕獲自由HO．﹑H．發(fā)揮氣相阻燃作用。 2ZnO．3B2O3+12HCL→Zn(OH)Cl+ZnCL2+3BCl+3BHO2+4H2O 鋅的固體熔體對PVC有抑煙作用﹐體系中含有3.5%---4%的鋅有很好的抑煙性能﹐這是在燃燒過程中生成的劉易斯酸ZnCL2能促進PVC有脫氫反應形成反式的烯烴結(jié)構(gòu)﹐有利于分子間的成環(huán)作用及炭化物的生成。
阻燃劑的阻燃原理之磷系阻燃劑。磷系阻燃劑阻燃的材料燃燒時可生成較多的焦炭﹐減少可燃性氣體的生成量﹐使被阻燃材料的質(zhì)量損失率大大降低﹐但燃燒時生成的煙量較大。有機磷系阻燃劑可同時在凝聚相及氣相中發(fā)揮阻燃作用﹐但以在凝聚相中為主。
有機磷系阻燃劑的阻燃原理隨著其結(jié)構(gòu)﹑聚合物類型及燃燒條件的不同也存在一定的差異。有機磷系阻燃劑在高聚物受熱被引燃時﹐首先分解生成磷酸﹐磷酸脫水生成偏磷酸﹐偏磷酸聚合生成聚偏磷酸﹐這類酸對含羥基聚合物的脫水成炭具有催化作用﹐加速了成炭過程。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp質(zhì)量標準：
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
成炭的結(jié)果是在材料表面形成石墨狀的焦炭層﹐這種炭層難燃﹑隔熱﹑隔氧﹐從而使傳至材料表面的熱量減少﹐熱分解緩慢﹔其次羥基聚合物的脫水系吸熱反應﹐脫水形成的水蒸氣又能稀釋大氣中的氧氣及可燃性氣體﹐有助于使燃燒中斷﹔燃燒生成的聚偏磷酸可在材料表面形成一層覆蓋于焦炭層的液膜﹐降低焦炭層的透氣性并保護焦炭層不被繼續(xù)氧化﹐也有利于提高材料的阻燃性。
有機磷系阻燃劑的凝聚相阻燃機理基本是基于羥基聚合物的﹐故有機磷系阻燃劑在環(huán)氧樹脂﹑聚氨酯中阻燃作用較大﹐而對不含有羥基的聚合物作用較小。磷系阻燃劑與鹵系阻燃劑有協(xié)同作用﹐并且依賴于聚合物的類型。
抑煙作用機理。聚合物的發(fā)煙性是由于燃燒不完全或生成石墨狀微粒而引起的﹐阻燃性能越好﹐聚合物的燃燒越不完全﹐生成的煙就越多﹐因此阻燃和抑煙本身就是一對矛盾。一是聚合物燃燒時﹐本身就釋放出大量的煙霧﹔二是由于加入鹵—銻阻燃劑或者磷酸酯阻燃劑后﹐使發(fā)煙量增大。前一種情況需要加入抑煙劑來抑制其發(fā)煙過程﹔后一種情況應該盡量不使用發(fā)煙量增大的阻燃劑。
根據(jù)聚合物燃燒成煙機理可知﹐抑制燃燒產(chǎn)生的煙霧實質(zhì)上就是抑制聚合物分解的可燃性氣體向空。氣中的擴散﹑加速氣相中可燃性氣體轉(zhuǎn)化為水和CO2的過程﹐液相中促進成炭反應并將成炭微粒吸咐在燃燒物表面的過程。
高抗沖聚苯乙烯阻燃技術(shù)更難,由于它要用于電子、電器元件,阻燃級別要求更高,需達到ＵＬ94Ｖ 0級。如果使用溴系阻燃劑就可達到這種要求,但要注意材料的耐光性、熱變形溫度、抗沖強度、阻燃劑有否滲出等各方面因素是否受到影響。常用的溴系阻燃劑有十溴二苯醚、溴化環(huán)氧樹脂(ＢＥＲ)、耐高溫ＨＢＣＤ等。
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