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膨脹阻燃劑的基本要素及阻燃機理

時(shí)間:2020-05-17 09:57 閱讀:1278 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

膨脹型阻燃劑(IFR)是一種環(huán)保的綠色阻燃劑,不含鹵素,也不采用氧化銻為協(xié)同劑,其體系自身具有協(xié)同作用。含膨脹型阻燃劑的塑料在燃燒時(shí)表面會(huì )生成炭質(zhì)泡沫層,起到隔熱、隔氧、抑煙、防滴等功效,具有優(yōu)良的阻燃性能,且低煙、低毒、無(wú)腐蝕性氣體產(chǎn)生,符合未來(lái)阻燃劑的研究開(kāi)發(fā)方向,已經(jīng)成為國內外最為活躍的阻燃劑研究領(lǐng)域之一。


定義

膨脹型阻燃劑(IFR)是一種以氮、磷為主要組成的復合阻燃劑,它不含鹵素,也不采用氧化銻作為協(xié)效劑,該類(lèi)阻燃劑在受熱時(shí)發(fā)泡膨脹,故稱(chēng)為膨脹型阻燃劑,它是一類(lèi)高效低毒的環(huán)保型阻燃劑。20世紀90年代后,膨脹型阻燃劑的研究逐漸開(kāi)始活躍,它被公認為是實(shí)現阻燃劑無(wú)鹵化的有效途徑之一,其在紡織品的阻燃整理中也極具潛力。


基本要素

膨脹型阻燃劑有三個(gè)基本要素。即酸源、炭源和氣源。酸源又稱(chēng)脫水劑或炭化促進(jìn)劑,一般是無(wú)機酸或燃燒中能原位生成酸的化合物,如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等;炭源也叫成炭劑,它是形成泡沫炭化層的基礎,主要是一些含碳量高的多羥基化合物,如淀粉、蔗糖、糊精、***、乙二醇、酚醛樹(shù)脂等;氣源也叫發(fā)泡源,是含氮化合物,如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。三組分中,酸源最為主要,比例最大,且阻燃元素含于酸源中,所以酸源是真正意義上的阻燃劑,碳源和發(fā)泡劑則是協(xié)效劑。


阻燃機理

IFR的阻燃作用主要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭層,它是一個(gè)多相系統,含有固體和液體和氣態(tài)產(chǎn)物。炭層阻燃性質(zhì)主要體現在:使熱難于穿透凝聚相,阻止氧氣進(jìn)入燃燒區域,阻止降解生成的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物溢出材料表面。焦碳層形成過(guò)程為:在150℃左右,酸源產(chǎn)生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸;在稍高的溫度下,酸與碳源進(jìn)行酯化反應,而體系中的胺基則作為酯化反應的催化劑,加速反應;體系在酯化反應前和酯化過(guò)程中熔融,反應過(guò)程中產(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(shí),多元醇和酯脫水碳化,形成無(wú)機物及碳殘余物,體系進(jìn)一步發(fā)泡;反應接近完成時(shí),體系膠化和固化,最后形成多孔泡沫炭層。


應用及發(fā)展方向

膨脹型阻燃劑應用于纖維和織物主要通過(guò)兩種方式,一是將阻燃劑配制成整理液,通過(guò)涂布等方式整理到織物表面,天然纖維大多采用此方法;二是將膨脹型阻燃劑作為一種共聚單體加入到聚合物中,大多用于合成纖維的阻燃。


合成一種具酸源、炭源和氣源三位一體的膨脹型阻燃劑是當今阻燃研究的一個(gè)熱點(diǎn)。此外,提高膨脹型阻燃劑的熱穩定性,滿(mǎn)足聚合物高溫加工的需要,也是膨脹型阻燃劑今后的發(fā)展方向。


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