阻燃劑的阻燃原理機理 ????DATE: 2020-09-18 16:24
高分子化合物在空氣中的燃燒是一種非常激烈的氧化反應,屬連鎖反應歷程。燃燒過程中增值大量活潑的羥基游離基,當羥基游離基和高分子化合物相遇時,生成碳氫化合物游離基和水,在氧的存在下,碳氫化合物游離基分解,又形成新的羥基游離基。如此循環,是燃燒反應不斷延續。阻燃劑就是能夠提高易燃或可燃物的難燃性、自熄性或消煙性的一種助劑,是精細化工產品和合成材料的主要助劑之一。阻燃劑的作用機理比較復雜,包含種種因素,但主要是通過采用物理或化學方法來阻止燃燒循環。其阻燃機理如下:
1.凝聚相阻燃機理
高溫下阻燃劑在聚合物表面形成凝聚相,隔絕空氣、阻止熱傳遞、降低可燃性氣體釋放量,從而達到阻燃目的。形成凝聚相隔離膜的方法有兩種:一是阻燃劑在燃燒溫度下分解成不揮發的玻璃狀物質包覆在聚合物表面,這種致密保護層起到了隔離膜的作用,硼系和鹵化磷類阻燃劑即具有類似特征;二是利用阻燃劑的熱降解產物促進聚合物表面迅速脫水碳化,形成碳化層,利用單質碳不產生火焰的蒸發燃燒和分解燃燒,達到阻燃保護的效果,如含磷阻燃劑對含氧聚合物的阻燃作用。
2.自由基捕獲機理
在聚合物燃燒過程中,大量生產的游離基促進氣相燃燒反應。如能設法捕獲并消滅這些游離基,切斷自由基連鎖反應,即可控制燃燒,進而達到阻燃目的。鹵系阻燃劑的阻燃機理就屬此類。
3.冷卻機理
阻燃劑發吸熱脫水、相變、分解或其他吸熱反應,降低聚合物表面和燃燒區域的溫度,防止熱降解。進而減少了可燃性氣體的揮發量,最終破壞維持聚合物持續燃燒的條件,達到阻燃目的。氫氧化鋁、氫氧化鎂及硼類無機阻燃劑頗具代表性。
4.協同作用機理
將現有的阻燃劑進行復配,使各種作用機理共同發生作用,達到降低阻燃劑用量并起到更好的阻燃效果。如將氧化銻與有機鹵化物阻燃劑的協同使用,可構成一種非常有效地阻燃體系,作用于燃燒的可燃物時,使有機鹵化物放出氫鹵酸或鹵素,再與氫化銻反應生成三鹵化銻或鹵化銻酰,這些銻化合物具有阻燃作用。