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无卤阻燃剂作用机理

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-12-29 15:59:03
不同的阻燃剂具有不同的阻燃作用,其机理比较复杂,至今还在不断研究之中。下面介绍无卤阻燃剂作用机理

无卤阻燃剂作用机理(1)隔离保护膜机理在高温下,有的阻燃剂可以在塑料的表面形成一层隔离膜,隔绝了空气,从而起到阻止传递热量,降低可燃性气体释放量和隔绝氧的作用,从而达到阻燃目的。这类阻燃剂可分为两种情况:

① 阻燃剂在燃烧温度下分解成为不挥发、不氧化的玻璃状薄膜,覆盖在材料的表面上,可隔离空气(或氧气),且能使热量反射出去或降低热导率,从而起到了阻燃的效果。如硼酸、水合硼酸盐即属于此类。

② 阻燃剂在燃烧温度下可使材料表面脱水炭化,形成一层多孔性隔热焦炭层,从而阻止热的传导而起阻燃作用,称为凝聚相阻燃机理。如红磷处理纤维素,铵盐阻燃剂等。多孔性炭层经过以下步骤形成的:首先在较低温度下由炭源释放出能酯化的多元醇和可作为脱水剂的无机酸;再在稍高于释放酸的温度下发生酯化反应,而胺可作为催化剂;然后体系在酯化前或酯化过程中熔融,且反应产生的水蒸气和由气源产生的不燃气体使熔融体系进一步膨胀发泡;最后在反应接近完成时,体系胶化和固化形成多孔泡沫炭层。

无卤阻燃剂作用机理(2)不燃性气体机理阻燃剂能在中等温度下立即分解出不燃性气体,稀释可燃性气体,阻止燃烧发生。如含卤阻燃剂即为此类代表,有机卤素化合物受热后释放出HX不燃性气体。

无卤阻燃剂作用机理(3)冷却机理阻燃剂在高温时剧烈分解吸收大量热能,降低了环境温度,从而阻止燃烧继续进行。如氢氧化铝与氢氧化镁,当其受热分解时释放出结晶水,吸收大量的热量,水蒸气降低了可燃性气体的浓度, 并使材料与空气隔绝;同时生成的耐热金属氧化物Al2O3和MgO还会催化聚合物的热氧交联反应,在聚合物表面形成一层炭化膜,减弱材料燃烧时的传热、传质效应,从而不仅起到阻止燃烧的作用,还起到了消烟的作用。


磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)

包装方式:净重25KG/复合纸袋(内衬黑色塑料袋),一个小柜装12.5吨。

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Al(OH)3分解温度范围为235~350℃,吸热量为968J/g。由于其分解温度较低,因此,作为阻燃剂通常只适用于加工温度较低的塑料。与Al(OH)3相比,Mg(OH)2具有更好的热稳定性,更强的促进基材成炭和提高氧指数的能力;分解温度高达340~490℃,能满足许多塑料树脂的混炼和加工成型,并可使添加Mg(OH)2的高分子材料能承受更高的加工温度, 利于加快挤塑速率, 缩短模塑时间;同时在制备过程中无有害物质排放,因此,可在许多场合替代Al(OH)3 。

无卤阻燃剂作用机理(4)终止连锁反应机理 阻燃剂的分解产物易与活性自由基反应,降低某些自由基的浓度,使燃烧中起关键作用的连锁反应不能顺利进行。如含卤阻燃剂在燃烧温度下分解产生的不燃性气体HX,能与燃烧过程中的活性自由基HO?反应,将燃烧的自由基链式反应切断,达到阻燃的目的。

如红磷阻燃就是用该机理进行阻燃。红磷受热分解后形成具有极强脱水性的偏磷酸,从而使燃烧的聚合物表面炭化;炭化层既可以阻止可燃气体的放出,又具有吸热作用。另外,红磷与氧形成PO?自由基进入气相后,可捕捉大量 H?和 HO?自由基,从而起到阻止燃烧作用。

西欧即将在建材等行业实行新的阻燃分类方法和测试标准,中国也已报批建筑材料及制品燃烧性能等级的国家标准,此标准与上述的西欧新标准具有共同的特点,即在评价材料阻燃性能上,强调了释热速率、火灾发展速率、生烟性及燃烧产物的腐蚀性和毒性等,为了通过这类新标准,传统的卤系阻燃材料将显得无能为力,人们将转向使用成炭阻燃塑料(特别是膨胀型阻燃塑料)和热固性阻燃塑料,这也是符合RoHS指令对有害物质的限制和禁止使用要求的。

新的阻燃体系,燃烧时发烟量小,不产生有毒、腐蚀性气体。无卤阻燃添加剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为主。这两类化合物,燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体,被称为无公害阻燃剂,另外还有硅系阻燃剂及氮系阻燃剂等几类新型的无卤阻燃剂。这些新型的无卤阻燃剂成为了符合国际标准发展趋势的新产品。

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