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塑料阻燃剂阻燃作用机理

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-8 19:34:14
一般来说,塑料阻燃剂阻燃作用机理与阻燃剂的种类相联系的,目前主要有以下几个方面:

塑料阻燃剂阻燃作用机理(1)阻燃剂分解形成不挥发性的保护膜

如卤化磷(R4PX)受热分解成磷(R3P)和烷基卤化物(RX)。磷被氧化生成磷氧化物(R3PO4),在进一步分解成聚磷酸盐玻璃体。此玻璃体形成一层保护膜,覆盖在聚合物表面,使燃烧物与空气隔绝,达到阻燃效果。

塑料阻燃剂阻燃作用机理(2)阻燃剂分解产物:将自由基的链锁反应切断烃类聚合物在高温下分解:

RH→R·+ H˙·链引发

H·.+ O2→HO·+ O·链增长

HO·+ CO→C O2 + H·链支化

H·.+ O2→HO·+ O·链转移

H·.+ HBr= HO·+ Br·(链转移)

H·.+ HBr=H2O + Br·链终止

即:聚合物在燃烧分解时,分解产生自由基,自由基的链锁反应,使火焰持续下去,在阻燃剂的作用下,自由基被截断使燃烧停止。

塑料阻燃剂阻燃作用机理(3)阻燃剂分解产物的脱水作用,使在燃烧的有机物碳化。

用磷酸盐或重金属盐的水溶液浸渍过的纤维素,干燥后在加热时只碳化变焦难以引起火焰的燃烧,原因是磷酸盐引起了纤维素脱水反应,促进了单质碳的生成。

有机磷化合物在燃烧中,会产生如下分解:

有机磷化合物→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸

聚偏磷酸是非常强的脱水剂,能促使有机化合物碳化,使生成的碳黑膜起到阻燃的作用。

塑料阻燃剂阻燃作用机理(4)吸收燃烧热量:如氢氧化铝就具备这种阻燃功能,带有3个结晶水的氢氧化铝既是聚合物的填充剂,又是无毒的阻燃剂。

2AL(OH)3→AL2O3+3H2O—71.6千卡

由于燃烧时大量燃烧热被吸收,降低了聚合物的温度,从而减缓了分解蒸发和燃烧。


磷酸三苯酯tpp是种含磷元素的无卤环保型阻燃剂,面上大多数产品为自色片状结晶,改产品为自色结晶性粉末,也更用于溶解于有机溶剂,TPP不溶于水,溶于苯、氯仿、醚和而酮,微溶于Z醇。微具芳香气味,微有潮解性,不易燃烧。熔点约50℃,受热时快速熔化成箍状,润精效果极佳,常作为阻燃增塑润精剂使用。它在许多塑料和树脂用作阻燃剂,如酚醛树脂,环氧树酯等。


塑料阻燃剂阻燃作用机理(5)氧化锑和含卤阻燃剂协同使用,产生非常好的效果。

如苯乙烯,单独使用含卤阻燃剂时,需要10‰-15‰的CL或4‰-5‰的Br才能达到阻燃,而单独使用氧化锑,阻燃效果也比较差。如果二者并用,效果显著增加。原因是在高温下生成了卤化锑,能较长时间停留在燃烧区域内起到了隔绝空气的作用。

塑料可燃性的测定(UL94可燃性试验)

(1)UL94可燃性测试是由美国保险研究室开发的,它是广泛应用和经常引用的塑料可燃性测试方法之一,可用来初步评价被测塑料是否适合于某一特定的应用场所。UL94可燃性试验包括下述四个测试方法。

a.材料分类为94HB的水平燃烧测试方法;

b.材料分类为94V-0、94V-1、94V-2的垂直燃烧测试方法;

c.材料分类为94V-5的垂直燃烧测试方法;

d.材料分类为94VTM-0、94VTM-1、94VTM-2的垂直燃烧测试方法;

(2)材料分类为94V-0、94V-1、94V-2的垂直燃烧试验

适用于塑料的UL94垂直燃烧试验,根据样品燃烧时间、熔滴是否引燃脱脂棉等试验结果,将材料分级,其中V-2为最低阻燃级,V-0为最高阻燃级。

测定UL94 V-0、V-1及V-2级材料时,系将本生灯置于垂直放置的试样(130mm×13mm)下端,点火10s(蓝色火焰高8.5 mm),然后移走火源,记录试样有焰燃烧时间;如试样在移走火源后30 s内自熄,则重新点然试样10s,记录火源移走后试样有焰燃烧和无焰燃烧的续燃时间,同时观察是否产生有焰熔滴和熔滴是否引燃脱脂棉。按表9-1所列条件评价材料的阻燃级别。

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