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阻燃剂发展

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-10-4 15:20:22
本文通过对阻燃剂相关文章的整理,介绍了近几年阻燃剂发展现状,通过对几种常见阻燃剂的利与弊的分析,对阻燃剂发展做出了预测和展望。

随着工业技术的发展,各种合成材料被广泛的应用于日常生活、生产和社会建设的各个行业与领域,在国民经济建设中发挥着巨大作用。但是合成材料一般易燃,为了解决这一问题,阻燃剂应运而生。近些年,阻燃剂发展非常迅速。

阻燃剂的分类和原理。阻燃剂又称堆燃剂、耐火剂或防火剂,是一类以物理方式或化学方式在固相、液相或气相中发挥作用(如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应等)在燃烧过程的某个特定阶段如加热、分解、引燃或火焰的扩张阶段抑制甚至中断燃烧过程,从而赋予易燃聚合物难燃性、自熄性和消烟性的功能性助剂。

依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂直接与聚合物混配,加工方便,适应面广,是阻燃剂的主体;反应型阻燃剂常作为单体键合到集合物链中,对制品性能影响小且阻燃效果持久。按有效元素分类,添加型阻燃剂主要包括磷系、卤系、膨胀型、硅氧烷类等。放映型阻燃剂多我反应性官能团的有机卤和有机磷的单体。此外,具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴。

磷系阻燃剂:根据其使用的特性,磷系阻燃剂添加包含两种。物理方法:在高分子材料混入或涂覆阻燃剂,以减少可燃材料的比例,这样可用阻燃剂将材料与氧化剂、热源隔开,以保护材料,以及覆盖在可燃材料表面;化学方法:用具有活性官能团的阻燃剂与可燃材料表面进行枝接反应,以获得阻燃效果。目前,磷系阻燃剂的阻燃机理主要有以下几种。

成碳机理:磷系阻燃剂受热分解产生有吸水或脱水效果的强酸(如聚磷酸和焦磷酸等),主要作用是促进多羟基化合物脱水炭化,形成具有一定厚度的不易燃烧的碳层,将可燃材料与氧化剂、热源隔开,阻止物质和热量的传递,以阻断燃烧的进行。


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连锁反应阻止机理(热机理):以阻燃剂的热分解产生的气体为催化剂,与可燃材料热解产生的可燃性气体,从而中断可燃性气体的连锁反应。针对高分子材料先吸热后放热的过程,阻燃剂的作用分为隔热、吸热与热传导三个方面:①在高分子未燃烧前,阻止热源向其表面传热。②当阻燃剂分解后,以反应热量、熔融相变或放出结晶水等形式来吸收热量,以阻止材料达到热分解或着火点的温度。③释放出气体,使热量迅速扩散,降低材料的温度及热量累积。

气体稀释原理:阻燃剂在高温下,分解产生难燃或者不燃性气体,稀释了材料周围混合气体中可燃性气体的浓度,也降低了混合气体中氧气的含量,在可燃物周围形成气体保护层,同时带走大量热量,从而达到阻燃的目的。

覆盖原理:阻燃剂在受热熔融时形成的高粘稠性液体或者炭化发泡时形成的泡沫结构覆盖在可燃性材料表面,阻止了外部热源对材料的热传递和氧气的传递,同时也隔断了可燃性材料分解产生可燃性气体的逸出,从而达到阻燃的目的。

自由基捕捉原理:当可燃材料达到热分解或自燃的温度时,依靠阻燃剂释放出的自由基抑制剂,能不抓材料燃烧反应释放出的自由基,与之反应生成不燃物,破坏燃烧反应的链增长,从而达到阻燃的目的。

氢结合原理:阻燃剂受热分解产生的磷酸盐中的—OH、—NH等基团与高分子材料中的H结合,形成不燃物,抑制材料的热分解,从而达到阻燃的目的。

卤系阻燃剂是含有卤素元素以及卤素元素其阻燃作用的一类阻燃剂。卤系有4种卤系元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)都具有阻燃性,阻燃效果按F、Cl、Br、I的顺序依次增强,以碘系阻燃剂最强。生产上只有氯类和溴类阻燃剂被大量使用,而氟类和碘类阻燃剂少有应用,这是因为含氟阻燃剂中的C—F键太强而不能有效捕捉自由基,而含I阻燃剂的C—I键太弱容易被破坏,影响了聚合物性能(如光稳定性),使阻燃性能在降解温度以下就已经丧失。

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