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阻燃剂的五种工作机理,你的阻燃剂选对了吗?

阻燃剂是一类能够阻止塑料引燃或抑制火焰传播的助剂,常常被应用于改性企业,提高塑料的阻燃性能。

根据其使用方法可分为添加型和反应型两类,添加型阻燃剂是在塑料的加工过程中掺入塑料中,多用于热塑性塑料。反应型阻燃剂是在聚合物合成过程中作为单体化学键合到聚合物分子链上,多用于热固性塑料,有些反应型阻燃剂也可用作添加型阻燃剂。

按照化学结构,阻燃剂又可分为无机和有机两类,在这些化合物中多含有卤素和磷,有的含有锑、硼、铝等元素。今天我们重点说说阻燃剂的阻燃效应。

阻然剂的阻燃效应

阻燃剂的阻燃作用就是在聚合物材料的燃烧过程中能阻止或抑制其物理或化学变化的速度,具体说来,这些作用体现在以下几个方面。

吸热效应

其作用是使高聚物材料的温度上升发生困难,例如,硼砂具有10个分子的结晶水, 由于释放出结晶水要夺取141.8kJ/mol热量,因其吸热而使材料的温度上升受到了抑制,从而产生阻燃效果。水合氧化铝的阻燃作用也是因其受热脱水产生吸热效应的缘故。另外,一些热塑性聚合物裂解时常产生的熔滴,因能离开燃烧区移走反应热,也能发挥一定的阻燃效果。

覆盖效应

其作用是在较高温度下生成稳定的覆盖层,或分解生成泡沫状物质,覆盖于高聚物材料的表面,使燃烧产生的热量难以传入材料内部,使高聚物材料因热分解而生成的可燃性气体难于逸出,并对材料起隔绝空气的作用,从而抑制材料裂解,达到阻燃的效果。如磷酸酯类化合物和防火发泡涂料等可按此机理发挥作用。

稀释效应

此类物质在受热分解时能够产生大量的不燃性气体,使高聚物材料所产生的可燃性气体和空气中氧气被稀释而达不到可燃的浓度范围,从而阻止高聚物材料的发火燃烧。能够作为稀释气体的有CO2, NH3, HCl和H2O等。磷酸胺、氯化胺、碳酸胺等加热时就能产生这种不燃性气体。

转移效应

其作用是改变高聚物材料热分解的模式,从而抑制可燃性气体的产生。例如,利用酸或碱使纤维素产生脱水反应而分解成为炭和水,因为不产生可燃性气体,也就不能着火燃烧。氯化胺、磷酸胺、磷酸酯等能分解产生这类物质,催化材料稠环炭化,达到阻燃目的。

抑制效应(捕捉自由基)

高聚物的燃烧主要是自由基连锁反应,有些物质能捕捉燃烧反应的活性中间体HO、H 、O、HOO等,抑制自由基连锁反应,使燃烧速度降低直至火焰熄灭。常用的溴类、氯类等有机卤素化合物就有这种抑制效应。

增强效应(协同效应)

有些材料若单独使用并无阻燃效果或阻燃效果不大,多种材料并用就可起到增强阻燃的效果。三氧化二锑与卤素化合物并用,就是最为典型的例子。其结果是,不但可以提高阻燃效率,而且阻燃剂的用量也可减少。