阻燃剂的作用机理
(一)阻燃剂的定义和分类
大多数的橡胶类高聚物中含有大量的碳氢元素,受热后很容易发生燃烧。加入橡胶防止橡胶制品着火或使火焰延迟蔓延、易被扑灭的物质称为阻燃剂。阻燃剂按其化学结分为有机和无机两大类。也可按其作用分为阻燃剂、阻燃协同剂及其他阻燃助剂。目前常用的阻燃剂是含卤化合物、含磷化合物及一些无机化合物(如氧化锑、氢氧化铝等)。橡胶发泡剂生产厂家欧文新材料为您提供最优质的产品及服务。
(二)阻燃剂的作用机理
1.阻燃的基本途径
橡胶等碳氢化合物的燃烧机理非常复杂,其过程可简单描述为:首先是橡胶在受热后发生熔融或有水分蒸发,然后发生降解或裂解,产生大量可燃性气体、不燃性气体、碳化残渣、焦油等物质,当橡胶表面达到足够的温度和足够的氧气浓度后,可燃性气体便自发燃通列盐种烧,并进一步促使橡胶制品的燃烧。从上述橡胶制品燃烧的过程可以看出,燃烧需要满足定的条件,如有可燃物、足够的温度和氧气。如果不能满足上述条件,燃烧将不能进行或自发停止。根据这一原理,阻燃剂的阻燃作用主要是以下几方面。
(1)稀释效应包括稀释氧的浓度和燃烧过程中产生的可燃物的浓度。
(2)隔绝效应在燃烧过程中产生不燃性气体或泡沫层,或形成一层液体或固体的覆盖层,使火焰与氧气隔绝。
(3)冷却效应吸收橡胶制品在燃烧时释放出的热量,使橡胶温度下降,从而阻止橡胶分子继续降解或裂解,使挥发性可燃气体的来源中断对能表。
(4)消除效应通过钝化作用消除燃烧过程中链反应中产生的中间产物,使燃烧过程中的链反应中断。
2.含卤化合物的阻燃机理
可作阻燃剂使用的含卤化合物包括溴系和氯系化合物。其中溴系化合物的性能比较突使用出,其使用量仅次于无机阻燃剂,其作用包括:①隔绝效应,溴化物燃烧时生成的溴化氢可将可燃性气体与氧隔绝;②消除效应,溴化氢还消除燃烧过程中链反应产生的中间产物。各类溴化物的阻燃能力好坏依次为:脂肪族>脂环族>芳香族。通常溴系阻燃剂与氧化锑共用,阻燃效果更好。氯系阻燃剂与溴系阻燃剂的阻燃机理相同。但其阻燃效果较差,且燃烧时会放出有致癌他有静电作用的四氯化碳,因此用量较少。但其中氯化聚氯乙烯由于本身是高聚物,与其他可燃性高化有聚物并用时具有许多优点,如不降低制品性能等,因此有较多的应用。
3.含磷化合物的阻燃机理
磷系阻燃剂包括磷酸酯、磷腈、膦酸酯、氧化膦等,其中最重要的是磷酸三甲苯酯。磷酸酯的阻燃机理是在其受热后会发生分解,生成磷酸,磷酸再聚合成有很强的脱水能力的聚磷酸,聚磷酸能促进高聚物的脱水碳化,而单质碳不进行产生火焰的蒸发燃烧,在橡胶的表烯面形成一层碳化膜,从而起隔绝效应。含卤素的磷酸酯由于卤素的作用阻燃效果更好。
4.三氧化二锑的阻燃机理
氧化锑单独使用并没有阻燃性,但与卤素阻燃剂配合使用时,能表现出优良的阻燃效其机理在于氧化锑在燃烧过程中与有机卤化物作用,生成卤化锑(SbX3)。综上所述,氧化锑与有机卤化物并用时从以下三方面起阻燃作用:遮蔽表面(碳化作用)、降低系统温度、终止链反应。在氧化梯中以三氧化二锑最为常用,五氧化二锑虽然效果很好,但由于价格较高,应用较少。
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