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橡胶为什么要用阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-17 11:48:10
阻燃是指在一些材料中加入阻燃剂后,制造出来的产品具有难燃性和自熄性。当然,也有些材料本身就具有难燃性和自熄性,如氟橡胶、氯丁橡胶等。这些材料不加入阻燃剂就具有阻燃性能,称为固有阻燃材料。

橡胶为什么要用阻燃剂,首先要了解物质燃烧的条件(或要素)和燃烧时的分解产物,对燃烧历程有一个概括性的认识。

橡胶和其他高分子化合物在空气中的燃烧是一种非常激烈的氧化反应。一切物质的燃烧均需满足以下3个条件:

 (1)温度。物质需加热到一定的温度———燃点才能燃烧,低分子烷烃、烯烃、醇类等极易燃烧。如石油液化气、天然气、煤气和汽油等物质,燃点很低。物质的燃烧,必须提供一定的热量,温度升至燃点或遇到明火局部温度骤然升高,否则是不能燃烧的。各种物质的燃点是不相同的。

(2)氧气。氧气是一切物质燃烧不可取代的助燃气体。一切灭火剂的作用原理,就是隔绝氧气(空气)或降低温度。因为燃烧是一种激烈的氧化反应。如果没有了氧气,氧化反应就停止了,燃烧也就停止了。

(3)可燃性物质。可燃性物质指的是碳氢组成的有机化合物和高分子材料。金属和大量的无机物为非可燃性物质。可燃性物质分为3种状态:气体———低分子脂肪烃、芳香烃等;液体——— 中分子脂肪烃、芳香烃等;固体———高分子材料、 棉、麻、木材等天然物质。

橡胶为什么要用阻燃剂?橡胶及其他高分子化合物在无氧的情况下热分解时没有火焰,其分解产物与这种聚合物的组成有关。有些橡胶的分解产物主要是组成它的单体,二聚体及其低聚体,也有一些低分子烃类物质。分解是遵循一定规律的,NR,BR,CR,SBR和NBR等的分解产物,主要是组成它的单体,分别是异戊二烯、顺丁二烯、氯丁烯、苯乙烯和丙烯睛。但是,另外一些物质的分解规律性不强,分解产物主要是相对分子质量不同的烷烃、烯烃及其他物质。这些分解产物都是易燃和可燃性物质。拓植新在裂解色谱谱图集里列出134种高分子化合物及其分解产物,并验证鉴定出它们的成分和化学名称。


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橡胶及其他高聚物的热分解,在氧气存在下就发生燃烧,不仅是热分解反应,而且是非常激烈的氧化反应。

橡胶为什么要用阻燃剂,看看碳链橡胶的燃烧历程,燃烧经过以下3个阶段:

(1)热分解:加热到一定温度后橡胶开始分解出低分子化合物,或者先变软,熔化,再分解成低分子化合物。

(2)燃烧:火焰是分解出低分子化合物进行激烈氧化反应的一种标志。可燃性低分子化合物和氧气在高温下发生激烈的化学反应,放出大量的热,促使橡胶继续分解;同时氧化反应又生成新的物质,有可燃性的物质,如低分子醇、醛和一氧化碳等,也有不可燃性物质,如二氧化碳、水、烟(碳)和残渣。

(3)继续燃烧:由于燃烧放出大量的热,又有 新分解出的可燃烧性物质,在氧气存在下,使燃烧 继续下去,直至橡胶烧尽,只剩下残渣。这类橡胶如NR,BR,SBR,NBR,IIR,EPDM和PU等。

含卤素碳链橡胶的燃烧历程。此类物质的燃烧历程和上述相同,所不同的就是当加热到一定温度时,首先分解出脱卤化氢(HF,HCl),也会分解出可燃性碳氢化合物,但卤化氢是不可燃性物质,起到了隔离氧气,冲淡可燃性物质,起到阻燃作用。因此这种物质难燃,有自熄性,是固有的阻燃材料,如氟橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯及氯化聚乙烯等。

还有一种橡胶是硅氧链,侧链有甲基、苯基和少量的乙烯基等。这种橡胶的燃烧历程和碳链橡胶差别不大,首先受热裂解生成低分子硅氧烷,而后在氧气存在下进行燃烧,生成物有可燃性物质,低分子硅氧烷等;还有不可燃性物质,白烟(SiO2)和水等。橡胶燃尽之后,剩余残渣是SiO2和无机填料。

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