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阻燃剂的作用机理

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-5 11:45:15
不同的阻燃剂可起到不同的阻燃作用,它们能使燃烧的五个阶段中的某一个或几个阶段的速度加以抑制,最好能让燃烧在萌芽状态就被制止,即截断某一阶段来源或中断连锁反应,停止游离基的产生。

阻燃剂的作用机理有多种,分述如下。

阻燃剂的作用机理1、保护膜机理

阻燃剂在燃烧温度下形成了一层不燃烧的保护膜,覆盖在材料上,隔离空气而阻燃。这又分为两种情况。

(1)玻璃状薄膜  阻燃剂在燃烧温度下的分解成为不挥发、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),且能使热量反射出去或具有低的导热系数,从而达到阻燃的目的。如使用卤代磷作阻燃剂就是这种情况。

(2)隔热焦炭层  阻燃剂在燃烧温度下可使材料表面脱水碳化,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。如经磷化处理过的纤维素,当受热分解是,纤维素首先分解出磷酸,它是一种很好的脱水作用的催化剂,与纤维素作用的结果,脱去水分留下焦炭。当受强热时,磷酸聚合成聚磷酸。后者是一种更强有力的脱水催化剂。

阻燃剂的作用机理2、不燃性气体机理

阻燃剂能在中等温度行下立即分解出不燃性气体,稀释可燃性气体和冲淡燃烧区氧的浓度,阻止燃烧发生。作为这类阻燃剂的代表为含卤阻燃剂,有机卤素化合物受热后释放出HX。XH是难燃性气体,不仅稀释空气中的氧,而且其相对密度比空气大,可替代空气形成保护层,使材料的燃烧速度减缓或熄灭,HBr与HCl的重量比为1:2.2,因而含溴阻燃剂的效能约为含氯阻燃剂效能的2.2倍。

阻燃剂的作用机理3、冷却机理

阻燃剂能使聚合物材料的固体表面在较低温度下熔化,吸收潜热或发生吸热反应,大量消耗掉热量,从而阻止燃烧继续进行。此类阻燃剂有氢氧化铝和氢氧化镁。

阻燃剂的作用机理4、终止链锁反应机理

阻燃剂的分解产物易与活性游离基作用,降低某些游离基的浓度,使作为燃烧支柱的链锁反应不能顺利进行。聚合物燃烧是,一般分解为烃,烃在高温下进一步氧化分解为OH?游离基。如果能将发生链锁反应的OH?除去,则能有效地防止燃烧。


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阻燃剂的作用机理5、协同作用机理

阻燃剂的复配是利用阻燃剂之间的相互作用,从而提高阻燃剂效能,称为协同作用体系。常用的协同作用体系有锑—卤体系,磷-卤体系,磷-氮体系。

维持燃烧的三要素:可燃物,氧,热。具备这三要素的燃烧过程,大致分为五个不同的阶段。

(1)加热阶段  由外部热源产生的热量给予聚合物,使聚合物的温度逐渐升高,升温的速度取决于外界供给热量的多少,接触物的体积大小,火焰温度的高低等;同时也取决于聚合物的比热容和导热系数的大小。

(2)降解阶段  聚合物被加热到一定温度,变化到一定程度后,聚合物分子中最弱的键断裂,即发生热降解,这取决于该键的键能大小。

(3)分解阶段  当温度上升达到一定程度时,除弱键断裂外,主键也断裂,即发生裂解,产生低分子物:①可燃性气体:H2、CH4、CO等;②不燃性气体:CO2、HCl、HBr等;③液态产物,聚合物部分解聚为液态产物;④固态产物,聚合物可部分焦化为焦炭,也可不完全燃烧产生烟尘粒子(可形成烟雾,危害很大)等。

(4)点燃阶段  当分解阶段所产生的可燃性气体达到一定浓度,且温度也达到其燃点或闪点,并有足够的氧或氧化剂存在时,开始出现火焰,这就是“点燃”,燃烧从此开始。

(5)燃烧阶段  燃烧释放出的能量和活性游离基引起的连锁反应,不断提供可燃物质,使燃烧自动传播和扩展,火焰越来越大。

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