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几种典型阻燃剂的阻燃机理
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卤系阻燃剂


      卤系阻燃剂征求 溴系和氯系阻燃剂。卤系阻燃剂是如今 天下 上产量最大的有机阻燃剂之一。在卤系阻燃剂中大局限 是溴系阻燃剂。工业消费 的溴系阻燃剂可分为添加型、反映型及高聚物型三大类,而且种类 单一 。海外 外市场上现有20种以上的添加型溴系阻燃剂,10种以上的高分子型溴系阻燃剂,20种以上的反映型溴系阻燃剂。添加型的阻燃剂主要 有十溴二苯醚(DBDPO).四溴双酚A双(2,3一二烷丙基)醚(TBAB)、八溴二苯醚(OBDPO)等;反映型阻燃剂主要 有四溴双酚A (TBBPA), 2, 4, 6-三溴苯酚等;高分子型阻燃剂主要 有溴化聚苯乙烯、溴化环氧、四溴双酚A碳酸酯齐聚物等。溴系阻燃剂之以是 遭到 喜爱 ,其主要 缘故原由 是它的阻燃效率高,而且价钱适中。因为 C-Br键的键能较低,大局限 溴系阻燃剂的剖析 温度在200℃ -300℃,此温度规模正好也是经常 运用 聚合物的剖析 温度规模。以是 在高聚物剖析 时,溴系阻燃剂也最先 剖析 ,并能拘捕 高分子质料剖析 时的自在 基,从而延缓或抑制然烧链的反映,同时释放出的HBr自己 是一种难燃气体,可以掩盖 在质料的外貌,起到阻隔与稀释 氧气浓度的作用。这类阻燃剂无不破例 的与锑系(三氧化二锑或五氧化二锑)复配运用 ,经过 协同效应使阻燃效果取得 显着 提高 。


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       卤系阻燃剂主要 在气相中发扬 阻燃作用。因为 卤化物剖析 发作 的卤化氢气体,是不燃性气体,有稀释 效应。它的比重较大,构成 一层气膜,掩盖 在高分子质料固相外貌,可阻遏空气和热,起掩盖 效应。更为主要 的是,卤化氢能抑制高分子质料熄灭 的连锁反映,起扫除 自在 基的作用。以溴化物为例,其抑制自在 基连锁反映的机理如下:

含溴阻燃剂 → Br·

Br·+RH→R·+HBr

HO·+HBr=H2O +Br·

      高分子质料中参与 的含溴阻燃剂,遇火受热发作 剖析 反映,天生 自在 基Br·,它又与高分子质料反映天生 溴化氢,溴化氢与活性很强的OH·自在 基反映,一方面使得Br再生,一方面使得OH·自在 基的浓度镌汰 ,使熄灭 的连锁反映遭到 抑制,熄灭 速率 减慢,直至熄灭。


      可是 当发作 火灾时,因为 这些质料的剖析 和熄灭 发作 少量 的烟尘和有毒腐蚀 性气体形成 “二次灾难 ”,且熄灭 产品 (卤化物)具有很长的大气寿命,一旦进入大气很难去除,严重地污染 了大气情形 ,破损 臭氧层。另外,多溴二苯醚阻燃的高分子质料的熄灭 及裂解产品 中含有有毒的多溴代二苯并二惡烷(PBDD)及多溴代二苯并呋喃(PBDF)。 1994年9月,美国情形 掩护局评价证明 晰 这些物质对人和植物 是致毒物质。


磷及磷化合物的阻燃机理


       磷及磷化合物很早就被用作阻燃剂运用 ,对它的阻燃机理研讨 得也较早,早先 发现运用 含磷阻燃剂的质料熄灭 时会天生 许多焦炭,并镌汰 了可燃性挥发性物质的消费 量,熄灭 时阻燃质料的热失严重 大降低,但阻燃质料熄灭 时的烟密度比未阻燃时增添 。凭证 下面 的理想 提出了一些阻燃机理。从磷化合物在分别 反映区内所起阻燃作用可分为凝聚相中阻燃机理和蒸汽相中阻燃机理,有机磷系阻燃剂在凝聚相中发扬 阻燃作用,其阻燃机理如下:

      在熄灭 时,磷化合物剖析 天生 磷酸的非燃性液态膜,其沸点可达300℃。同时,磷酸又进一步脱水天生 偏磷酸,偏磷酸进一步聚合天生 聚偏磷酸。在这个历程中,不只 由磷酸天生 的掩盖 层起到掩盖 效应,而且因为 天生 的聚偏磷酸是强酸,是很强的脱水剂,使聚合物脱水而炭化,改动 了聚合物熄灭 历程的形式 并在其外貌构成 碳膜以阻遏空气,从而发扬 更强的阻燃效果。

       磷系阻燃剂的阻燃作用主要 体如今 火灾初期的高聚物剖析 阶段,因其能促进聚合物脱水发化,从磷系阻燃剂而镌汰 聚合物因热剖析 而发作 的可燃性气体的数目 ,而且所天生 的碳膜还能阻遏外界空气和热。通常,磷系阻燃剂对含氧聚合物的作用效果最佳,主要 被用在含羟基的纤维素、聚氨酯、聚酯等聚合物中。关于 不含氧的烃类聚合物,磷系阻燃剂的作用效果就竞赛 小。

含磷阻燃剂也是一种自在 基拘捕 剂,运用 质谱手艺 发现,任何含磷化合物在聚合物熄灭 时都有PO·构成 。它可以与火焰区域中的氢原子勾搭 ,起到抑制火焰的作用。另外,磷 系阻燃剂在阻燃历程中发作 的水分,一方面可以降低凝聚相的温度,另一方面可以稀释 气相中可燃物的浓度,从而更好地起到阻燃作用。


无机阻燃剂的阻燃机理


      无机阻燃剂征求 氢氧化铝、氢氧化镁、收缩 石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌为基的阻燃剂。氢氧化铝和氢氧化镁是无机阻然剂的主要 种类 ,它具有无 毒性和低烟等特点它们因为 受热剖析 吸收少量 熄灭 区的热量,使熄灭 区的温度降低到熄灭 临界温度以下熄灭 自熄:剖析 后天生 的金属氧化物少数 熔点高、热动摇 性好、掩盖 于熄灭 固相外貌阻挠 热传导和热辐射,从而起到阻燃作用。同时剖析 发作 少量 的水蒸气,可稀释 可燃气体,也起到阻燃作用。

      水合氧化铝有热动摇 性好,在300℃下加热2h可转变成 AlO(OH),与火焰接触后不会发作 有益 的气体,并能中和聚合物热解时释放出的酸性气体,发烟量少,价钱自制等低贱 ,所以 它成为无机阻燃剂中的主要 种类 。水合氧化铝受热释放出化学上勾搭 的水,吸收熄灭 热量,降低熄灭 温度。在发扬 阻燃作用时,主要 是两个结晶水起作用,另外,失水产品 为活性氧化铝,能促进一些聚合物在熄灭 时稠环炭化,是以 具有凝聚相阻燃作用。从该机理可知运用 水合氧化铝作阻燃剂,添加量应较大。


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       镁元素阻燃剂主要 种类 为氢氧化镁,是近几年来海外 外正在开发的一种阻燃剂,它在340℃左右最先 举行 吸热剖析 反映天生 氧化镁,在423℃下失重达最大值,490℃下剖析 反映终止。从量热法得知,其反映吸收少量 热能(44.8KJ/mol) ,天生 的水也吸收少量 热能,降高温 度,抵达 阻燃。氢氧化镁的热动摇 性和抑烟才干 都比水合氧化铝好,但因为 氢氧化镁的外貌极性大,与有机物相容性差,以是 需求 经由 外貌处置赏罚 后才干 作为有用 的阻燃剂。另外,它的热剖析 温度偏高,相宜 热固性子 料中分 解温度较高的聚合物的阻燃。

       在高温 下,可收缩 石墨中的嵌入层受热易剖析 ,发作 的气体使石墨的层间距迅速扩展 到原来的几十倍至几百倍。当可收缩 石墨与高聚物混适时,在火焰的作用下,可在高聚物外貌天生 坚韧的炭层,从而起到阻燃作用。硼酸盐阻燃剂有硼砂、硼酸和硼酸锌。如今 主要 运用 的是硼酸锌。硼酸锌在300℃最先 释放出结晶水,在卤素化合物的作用下,天生 卤化硼、卤化锌,抑制和拘捕 游离的羟基,阻止熄灭 连锁反映;同时构成 固相掩盖 层,阻遏周围 的氧气,阻止火焰继续 熄灭 并具有抑烟作用。硼酸锌可以独自 运用 ,也可与其它阻燃剂复配运用 。如今 ,主要 产品 有细粒硼酸锌、耐热硼酸锌、无水硼酸锌和高水硼酸锌。

       草酸铝 是氢氧化铝衍生的结晶状物,碱含量低。含有草酸铝的高聚物熄灭 时,放出H20, CO及CO2,而不天生 腐蚀 性气体,草酸铝还能降低烟密度和生烟速率 。因为 草酸铝的碱含量低,以是 用其阻燃的电线、电缆的包覆料时,不浸染 质料的电气功用 。

       如今 已开发的5种以硫化锌为基的阻燃剂,其中4种用于硬质PVC,另一种可用于软质PVC,聚烯径和尼龙。这类阻燃剂可提高 质料的抗老化功用 ,且与玻纤有好的相容性和提高 聚烯烃的热动摇 性。




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