阻燃橡胶
所谓阻燃橡胶,是指能延缓着火、降低火焰传播速度,且在离开外部火焰后,其自身燃火焰能迅速自行熄灭的橡胶。一般聚合物属于可燃性材料,而研究和评价聚合物材料可燃性的方法有很多,例如:动力法(根据燃烧速度或引燃速度以及火焰扩散速度来评价);热量法(根据燃烧热和可燃性指标等);温度法(根据着火温度和自燃温度等);浓度法(根据燃烧所产生的混合物组分的浓度)。但是这些方法相关性差,不同测试方法测得的结果可能不同,甚至是相互矛盾的。评价聚合物可燃性,最常用的方法是氧指数法。氧指数表示试样在氧气和氮气的混合物中燃烧时所需的最低含氧量。氧指数越大,表示聚合物可燃性越小,阻燃性能越好。一般是氧指数(OI)大于27%的为高难燃材料,如聚四氟乙烯、聚氯乙烯等;O1≤22%的为易燃材料,如天然橡胶、聚乙烯、三元乙丙橡胶等;OI在22%~27%范围内的为难燃材料,如氯化聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺等。在100℃、200℃和300℃时的氧指数值,为25℃时氧指数值的92%、78%和55%,且与聚合物的组成无关。在一定的温度下,物质与空气中的氧发生化学反应,产生热和光的现象称为燃烧。燃烧的基本条件是:具有可燃物、氧(空气)和一定的温度。
高分子材料的燃烧是一个复杂的物理、化学反应过程,可分为如下五个阶段。
(1)受热熔融开始是外面的热源完成最初的加热,但以后便由燃烧时的放热反应来继续向聚合物供热。聚合物受热后,物理性能急剧降低,继之软化成黏稠状。
(2)降解大分子的破坏从最弱的化学键开始。温度继续升高时,大多数化学键发生断裂破坏,从而导致整个大分子链断裂解体。环保发泡剂OBSH生产厂家东莞欧文新材料为您提供最优质的产品和服务。
(3)分解进一步受热,断裂的分子链开始分解,产生出可燃性气体(甲烷、乙烷、乙烯,甲醛、丙酮和一氧化碳等)、不燃性气体(卤化氢、二氧化碳等)、液体(部分已分解的聚合物)、固体残余物(炭化物)、聚合物碎片或漂浮的固体颗粒(烟)。分解产物的成分,与聚合物材料的成分、温度和升温速度及能否排出挥发性热分解产物有关。
(4)燃烧由于聚合物分解生成的可燃性气体,与空气中的氧相互作用而发生化学反应,放出热和光即燃烧。燃烧的程度取决于燃烧区可燃性气体和氧气的供给情况。
(5)延燃燃烧放出的热,促使材料的固态、液态和气态温度上升,进一步引起聚合物材料分解;在有充足的空气供给条件下,使燃烧继续维持并传播。高分子材料受热后,分解出各种可燃性气体物质。这些可燃性气体物质进一步分解,产生活性很大的OH·和H·。这些自由基能立即与其他分子反应,生成新的自由基。高分子材料的燃烧速度,与产生活泼自由基OH·和H·有十分密切的关系。其燃烧过程是个连锁反应的恶性循环过程。
聚合物燃烧过程中存在四个区域:一是聚合物材料区,聚合物的低分子热分解和热氧分解产物,从聚合物中分离出来,进入外部环境。由于热量大量损失、燃烧速度降低时,聚合物材料将碳化;有空气流通时,可能出现无焰燃烧。碳化后的焦化残留物将阻止聚合物材料继续燃烧。二是气态预燃区。在该区域,低分子分解产物受热,继续分解,被氧气氧化并与自由基相作用。三是火焰区。在该区域,可燃性低分子产物积聚到足够的浓度,并由于燃烧放热,温度急剧升高。四是燃烧产物区。在该区域,反应产物和周围较冷的介质相混合。
综上可见,橡胶的燃烧,实质上是在高温下橡胶发生分解,生成可燃性气体,进而在氧和热的作用下发生燃烧。所以,阻燃的主要方法是断绝燃烧时所需要的氧气或隔离热源。提高橡胶制品阻燃性,可以从两个方面考虑:一方面要设法抑制橡胶高温分解所产生的可燃性气体,例如加入卤素化合物,使之产生难燃性气体,以隔离热源和氧气;另一方面是尽可能降低体系温度、吸收热量,例如加入氢氧化铝,它在受热时放出结晶水、吸收热量或提高热传导性,也可起到阻燃作用。当然还应选用自身阻燃性好、氧指数高耐热性好、与阻燃剂和填充剂相容性好、燃烧传播速度较低的材料作为主体材料。
综上可见,橡胶的燃烧,实质上是在高温下橡胶发生分解,生成可燃性气体,进而在氧和热的作用下发生燃烧。所以,阻燃的主要方法是断绝燃烧时所需要的氧气或隔离热源。提高橡胶制品阻燃性,可以从两个方面考虑:一方面要设法抑制橡胶高温分解所产生的可燃性气体,例如加入卤素化合物,使之产生难燃性气体,以隔离热源和氧气;另一方面是尽可能降低体系温度、吸收热量,例如加入氢氧化铝,它在受热时放出结晶水、吸收热量或提高热传导性,也可起到阻燃作用。当然还应选用自身阻燃性好、氧指数高耐热性好、与阻燃剂和填充剂相容性好、燃烧传播速度较低的材料作为主体材料。
上一篇：海绵橡胶配方之硫化体系的选择
下一篇：影响结合橡胶的因素
