欢迎来到山东寿光市im体育!联系我们|
Banner
im体育_阻燃剂的分类及应用
- 2021-04-22 04:17 -

  阻燃剂的分类与应用 黄建江 冯婉芹 阻燃剂及其发展 阻燃剂又称难燃剂,耐火剂或防火 剂:赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂 。主要适用于有阻燃需求的塑料,延迟或 防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使 其点燃时间增长,点燃自熄,难以点燃。 阻燃技术发展简介 ? 阻燃技术最早历史记录 – 在公元前

  阻燃剂的分类与应用 黄建江 冯婉芹 阻燃剂及其发展 阻燃剂又称难燃剂,耐火剂或防火 剂:赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂 。主要适用于有阻燃需求的塑料,延迟或 防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使 其点燃时间增长,点燃自熄,难以点燃。 阻燃技术发展简介 ? 阻燃技术最早历史记录 – 在公元前83年,古希腊人在围攻战中采用矾溶液处理木质碉堡,提高木质 碉堡的阻燃性能 ? 第一个阻燃纤维专利 – (英国专利551)1735年Wyld以矾液、硼砂及硫酸亚铁处理木材和纺织品 ? 幕布阻燃处理 – 1820年盖·吕萨克受法国国王路易十八的委托,研究剧院窗帘的阻燃方法, 他发现磷酸铵、氯化铵和硼砂的混合物对亚麻和黄麻的阻燃十分有效,并 成功地在巴黎剧院的幕布进行了阻燃处理 ? 阻燃理论研究 – 1913年,化学家珀金(Perkin)采用锡酸盐浸渍绒布,再用硫酸铵溶液处 理,获得较好的阻燃性能。它还对阻燃机理进行了理论上的研究,开创了 阻燃技术新纪元,标志着近代新阻燃方法的开始。 3 ? 阻燃剂协同效应的发现: – 1930年,人们发现氧化锑—氯化石蜡协效阻燃体系,并将其在高分子材料中 广泛应用,卤-锑协效作用的发现被誉为近代阻燃技术的一个里程碑,至今 仍是阻燃技术和研究的主流。 ? 膨胀型防火涂料的研究 – 1938年,Tramm第一次提出膨胀型防火涂料的配方,它以磷酸二铵为催化剂, 以二氰二胺为膨胀发泡剂,以甲醛为碳化剂。 ? 阻燃技术在军事上首次应用 – 第二次世界大战中,美国开发了以四羟甲基氯化磷为主的一系列纤维素的阻 燃整理剂。同时军队对阻燃、防水帆布帐篷的需要,促进了氯化石蜡、氧化 锑和黏结剂的阻燃系统的发展。 ? 反应型阻燃剂的出现 – 20世纪50年代美国Hooker公司研制出多种含卤、含磷反应型阻燃剂单体,它 们可应用于一系列缩聚高分子化合物 4 ?衡量阻燃性的指标 氧指数(OI) 氧指数定义为塑料试样在N2-O2混合气体中保持连续 燃烧所需的最低氧气体积分数。 OI [O2] 10% 0 [N2][O2] 式中,[N2]和[O2]代表两种气体的流量。 ? 塑料的氧指数越小,说明其连续燃烧所需氧气的浓度 越低,材料越易燃;反之,塑料的氧指数越大,说明 其连续燃烧所需氧气的浓度高,材料越不易燃。 常见塑料的氧指数 理想的阻燃剂 – 阻燃效率高,添加量少; – 无毒,无烟,对环境友好; – 热稳定性好,便于加工; – 对被阻燃物各项性能影响小,不渗出,便于回收; – 使用方便,使用面广,还要价格便宜。 – 同时具有上面这些要求的阻燃剂几乎是不存在的,只能是在满足基本 要求的前提下取得最佳的综合平衡。 7 聚合物燃烧 合成聚合物材料具有优良的性能,其应用范围越来越广,特别 是在建筑、交通、家具、电子电器及日用制品等行业被大量使用, 获得了显著的经济效益和社会效益,已逐步代替了传统材料。但 是,绝大多数常用合成聚合物材料在空气中是可燃或易燃的,并 且,与天然聚合物材料相比,在燃烧时会产生更多的有毒且具腐 蚀性的气体和烟尘,因此由其引起的火灾所造成的后果就更为严 重。正有鉴于此,聚合物材料阻燃技术的开发已引起世界各国的 高度重视。 聚合物燃烧反应 聚合物热分解产物的燃烧是按自由基链式反应进行的,其机 理与聚合物热氧降解类似,包括下述四步: (1)链引发 R H hv/Δ R · +H · (2)链增长 R·+ O2 → RO2· RO2·+ RH → ROOH + R· (3)链支化 ROOH → RO·+ HO· 2ROOH → ROO·+ RO·+ H2O (4)链终止 R· + R·→ R-R RO· + RO·→ ROOR RO2· + RO2·→ ROOR + O2 R· + HO·→ ROH 聚合物受热分解产物,主要包括: ①可燃气体,如甲烷、乙烷、丙烷、甲醛、 丙酮、一氧化碳等; ②不燃气体,如二氧化碳、氮气等; ③液体产物,即熔融降解聚合物和预聚体; ④固体产物,如碳化物等; ⑤烟气,即悬浮于空气中的固体(如碳)颗粒。 阻燃机理 阻燃机理有多种,分述如下。 1.保护膜机理(覆盖效应) 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,这又可分为两种情况。 (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。 ? 硼酸和水合硼酸盐都是低熔点的化合物,加热时形成玻璃状涂层.覆 盖于聚合物之上。im体育 ? 例如硼酸 ? 当温度高于325℃时,产物软化形成玻璃状物质,加热到500℃时. 呈多孔性物质。 ? (2)隔热焦炭层 阻燃剂在燃烧温度时可使材料表面脱水 炭化,形成一层多孔性隔热焦炭层。从而阻止热传导而起阻燃作用。 如经磷化物处理过的纤维素,当受热时.纤维素首先分解出磷酸。它 是一种有很好脱水作用的催化剂,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。 成炭对阻燃的作用 热分解时易形成炭的高聚物本身具有一定的阻燃作用 成炭率高的高聚物,其LOI较高 ? 成炭率达40%~50%的高聚物,LOI可高于30%。 ? 而成炭率低的高聚物,其LOI不超过20% 成炭阻燃作用机理 ? (1)在热分解生成挥发物的反应,也生成炭;生成的炭越多,就会减少挥发物的产 生;可燃气体的量也就减少 ? (2)炭的生成会影响下一步的热降解; – 它在聚合物表面形成黏的绝缘炭层时,此炭层就会使聚合物同火焰隔绝,从而 使进一步的热降解变得困难。而炭的燃烧是一个困难的过程,并取决于炭层、 组分和形态。炭的本身LOI高达65%。 14 成碳量高的聚合物: ? 主链上含有大量芳基的高聚物,如酚醛树脂。 但聚苯乙烯(PS)除外

本文由:IM体育提供