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无卤阻燃剂厂家浅谈阻燃型高分子材料

浏览:90 发布日期:2017-12-27

  无卤阻燃剂厂家浅谈阻燃型高分子材料

  高分子材料性能优异,具有许多其他材料不具备的特性: 如质轻、加工性能好、高流动性易于成型、绝缘性、耐磨性等。但无卤阻燃剂厂家也发现,大多数高分子材料是碳氢有机结构,属于易燃、可燃材料,在燃烧时热释放速率大、热值高、火焰传播速度快,不易熄灭; 某些材料燃烧时还产生浓烟及有毒气体,对人类生命安全与环境保护构成潜在的威胁。近年来,全球阻燃材料行业产值逐年增长,同时,各国相继提升有关材料阻燃的法规,对高分子材料的阻燃性提出更高的要求。

  高分子复合材料的阻燃原理:

  高分子材料主要为碳氢结构,属于可燃物。助燃剂在通常情况下为空气中的氧气组分,也包括各类氧化剂,高分子材料通常在空气中使用,与空气中的氧气接触充分,并且高分子材料有时会添加各类氧化剂,这些氧化剂在燃烧过程中会起到助燃剂的作用。

  高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程,涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。因此,当高分子材料受热能够使其分解,且分解产生的可燃物达到一定浓度,同时体系被加热到点燃温度后,燃烧才能发生。而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。当燃烧产生的热量大于或等于燃烧过程各阶段所需的总热量时,燃烧才能继续,否则将终止或熄灭。

  为了达到很好的阻燃效果,通常会采用多种阻燃技术,同时控制燃烧的三要素,即降低材料的可燃性、减少助燃剂的浓度及降低燃烧反应的温度来达到阻止材料燃烧的目的。

  材料的阻燃机理与燃烧机理同样复杂,往往涉及众多的影响与制约因素,阻燃机理的分类也较多,主要有以下两种机理。

  1、气相阻燃机理

  在燃烧反应进行时,添加在材料中的阻燃剂受热分解,产生大量的水蒸气,氨气,二氧化碳等惰性气体,可稀释空气中的氧气及材料燃烧产生的可燃性气体。阻燃剂的受热分解反应需要吸收大量的热量,这也降低了可燃性气体的温度,这些因素协同作用,使燃烧终止,达到了阻燃的目的。

  2、凝聚相阻燃机理

  凝聚相阻燃主要是指在燃烧反应进行时,在凝聚相的外层形成膨胀碳层,这种多孔膨胀碳层起到隔热,防火阻燃的作用。新型的纳米层状阻燃材料就属于这类阻燃机理。这类阻燃体系需要有高效的成碳组分,称为碳源,代表性的碳源组分有季戊四醇,成碳效果直接影响阻燃效果的优劣。

  阻燃剂的分类方法很多,主要分为有卤和无卤阻燃剂两大类。

  卤系阻燃剂的使用广泛,但是目前正受到越来越多的质疑与挑战,卤系阻燃对环境的危害正逐渐被人们认识,不仅因为其在燃烧过程会产生大量有毒性烟雾气体 - 卤化氢,并且卤系阻燃剂的使用还在环境沉淀区与生态区中长期存在, 对环境与生态的危害日趋严重。

  无卤阻燃剂分有机和无机两大类:

  无机阻燃剂主要有氢氧化铝、氢氧化镁、水镁石、磷氮体系、碳酸盐及一些新颖的无机阻燃剂等。其中氢氧化铝和含溴阻燃剂一样,在市场上占有很高的份额。无机磷阻燃剂应用研究有较长的历史,磷 - 氨阻燃剂对纤维素的阻燃非常有效。其中,磷酸铵、磷酸铵钠、硫酸铵、锡酸铵和磷酸铵及氯化铵的混合物很适用于纤维阻燃。最近对磷酸二氢铵和磷酸氢二铵或低分子量聚磷酸铵与硼酸铵、硫酸铵、氨基磺酸铵和溴化铵的共混物的研究有了新发现,它们的不同组合对合成纤维的阻燃有明显效果。

  有机无卤阻燃剂主要有有机磷、氮类阻燃剂及有机硅阻燃剂。有机磷化物是添加型阻燃剂,该类阻燃剂燃烧时生成的偏磷酸可形成稳定的多聚体,覆盖于复合材料表面隔绝氧和可燃物,起到阻燃作用,其阻燃效果优于溴化物,有机氮类阻燃剂以三嗪系阻燃剂为代表,主要组分是三聚氰胺及其衍生物这类阻燃剂有多重反应功能,有优异的热稳定性,成炭性、相容性及阻燃性,因此应用面也广,有机硅阻燃性的良好的环境适应性使其在环境友好类材料中获得了应用,其特点是用有机硅阻燃剂制备的高分子阻燃材料的力学性能优异,耐寒性,耐冲击都较为突出,并且有机硅阻燃剂与其他阻燃剂的协同效果好,燃烧生成的含硅层参与成炭,有利于提高材料的成炭阻燃效果。