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塑料改性如何阻燃?

发表时间: 2021-09-28 23:16:58

作者: 上海安凸塑料添加剂有限公司

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很多场合对材料有阻燃要求,较为常用的是电子电器,汽车工业也有阻燃要求,但一般要求较低。可通过添加阻燃剂来阻燃。大部分塑料是易燃的。由于塑料在建筑、家具、运输、航空、航天、家用电器等领域的广泛应用,提高塑料的阻燃性能是一个紧迫的课题。

阻燃剂,又称难燃剂、耐火剂或防火剂,赋予易燃高分子材料难燃性的功能助剂;在元素周期表中,它们主要是第ⅣA(磷)、第第(溴)和第IIIA(锑)族元素。

同样属于阻燃剂的种类,如具有抑烟性的钼化合物、锡化合物、铁化合物等,主要用于需要阻燃的塑料,并能延迟或阻止塑料特别是聚合物类塑料的燃烧,使其点燃时间延长、自燃,不易点燃。

阻燃剂原理

1)吸热效应。

在较短时间内燃烧产生的热是有限的,如果能够在较短的时间内吸收火源释放出的热量,火焰的温度就会降低,辐射量在燃烧表面或作用于已气化的可燃分子裂解为自由基的过程中所产生的热量降低,并在一定程度上抑制燃烧反应。

该阻燃剂在高温下发生较强的吸热反应,能吸收燃烧释放的部分热能,使可燃物表面温度降低,能有效抑制可燃气体的产生,防止其蔓延。Al(OH)3型阻燃剂的阻燃机理在于提高聚合物的热容,使之在达到分解温度之前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。这种阻燃剂在与水蒸气结合时,能充分发挥其大量吸热的特性,增强自身的阻燃性能。

2)覆盖面。

该阻燃剂在高温条件下可以形成一层玻璃状泡沫覆盖层或稳定层,与氧气隔离,具有隔热、隔氧和阻止易燃气体向外逸出的作用。

当有机阻磷阻燃剂受热时,可以生成结构趋于稳定的交联固体物质或碳化层。

炭化层的形成一方面可以阻止聚合物进一步热解,另一方面可以防止生成生物内部的热分解生成生物进入气相参与燃烧过程。

3)链式反应的抑制。

按照燃烧中的链式反应理论,保持燃烧需要自由基。该阻燃剂作用于气相燃烧区域,捕获燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的扩散,使燃烧区火焰密度降低,***终使燃烧反应速率降低,直至终止。

例如含卤型阻燃剂,其蒸发温度与聚合物分解温度相等或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发。在这一段时间,含卤阻燃剂和热解物在气相燃烧区域内,卤素就能在燃烧反应中捕获自由基,从而阻止火焰扩散,使燃烧区火焰密度降低,***终使燃烧反应速率降低,直至终止。

4)不燃气体窒息效应。

阻燃剂在加热时分解不燃气体,把可燃物分解后的可燃气体的浓度降至低于燃烧下限。还可以对燃烧区域中的氧浓度起到稀释作用,阻止燃烧的继续进行,从而实现阻燃。


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