阻燃劑的成分構(gòu)成及阻燃機理。
阻燃劑的種類有很多,按成分大體可以分成有機阻燃劑和無機阻燃劑兩類。其中有機阻燃劑包括鹵系阻燃劑、磷-氮型阻燃劑、有機磷系阻燃劑、有機硅系阻燃劑等。我們就阻燃劑的阻燃機理選取幾類進行介紹。
鹵系阻燃劑是有機阻燃劑中一個重要成員,它的主要成分是鹵素有機物。在高溫條件下高分子降解產(chǎn)生的自由基是維持有機物燃燒的因素,而鹵系阻燃劑在受熱分解時產(chǎn)生的鹵化氫(HX)氣體可以捕捉自由基,從而達到阻止火焰擴散的目的。此外,鹵化氫本身不能燃燒而且密度比空氣大,在高分子材料表面形成一層氣體屏障,阻隔高分子材料與氧氣的接觸。
磷-氮型阻燃劑以磷、氮為主要元素。這類阻燃劑又稱為膨脹型阻燃劑,原因是這類阻燃劑在受熱時,表面能夠生產(chǎn)一層均勻的碳質(zhì)泡沫層,起到隔離熱、氧的作用。膨脹型阻燃體系一般由酸源(脫水劑),碳源(成炭劑)和氣源(氮源、發(fā)泡源)三個部分組成。受熱后,由酸源放出能酯化多元醇和可作為脫水劑的無機酸; 溫度進一步升高,無機酸與多元醇(碳源)發(fā)生反應(yīng)生成酯類,并且處于粘稠的熔融狀態(tài)。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡,與此同時,多元醇和酯脫水炭化,形成無機物及炭殘留物,隨著溫度升高和反應(yīng)的進行,體系膠化和固化,后形成多孔的碳質(zhì)泡沫層。
無機阻燃劑主要有可膨脹石墨、氫氧化物、紅磷或聚磷酸鹽等,一般情況下是幾種不同無機物混合使用。在高溫下,膨脹石墨迅速膨脹,該高聚物表面形成堅韌的碳層,可以將可燃物與熱源隔開;氫氧化物受熱吸收大量熱量而放出水蒸氣,稀釋可燃氣體,同時生成耐火金屬氧化物;紅磷或聚磷酸鹽燃燒生成聚偏磷酸玻璃體,可以覆蓋在燃燒體表面形成保護膜,同時形成的磷酸有很強的脫水性,可以將聚合物碳化形成碳隔離層。
綜上可以發(fā)現(xiàn),阻燃劑的作用可以歸納為(1)吸收燃燒所放出的熱量,(2)釋放不能燃燒氣體,稀釋、隔離可燃和助燃氣體,(3)生產(chǎn)與有機物自由基其反應(yīng)的成分,(4)形成固體隔離層。