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阻燃处理是阻止或减缓材料燃烧的重要措施之一

阻燃材料及其相关技术已发展成一门新兴的科学

那么 什么是阻燃剂 它的阻燃机理又是什么 如何分类呢

以及其发展趋势如何 下面我就这些问题

来给同学们学习讲解 阻燃原理

一阻燃剂的定义

所谓阻燃剂

就是用以提高材料抗燃性即阻止材料

被引燃及抑制火焰传播的助剂

通过阻燃处理

使固体材料具有防止、减缓或终止有焰燃烧以及提高耐火的性能

二阻燃方法

常用的阻燃方法有两种

一是在材料的表面喷涂阻燃剂(防火涂料)

二是在产品生产过程中加入阻燃剂制备阻燃材料

三阻燃的机理

阻燃剂的阻燃性主要通过下列作用来实现

也俗称六个基理

一是捕捉自由基

第二是吸收热量

四 阻燃剂的分类

第四是稀释作用

第五是转移效应

第六是增强效应

捕捉自由基

就是 根据链锁反应理论 燃烧能够继续并发展下去

是因为活性自由基的作用 在烃类燃烧中

这种活性自由基主要是HO∙自由基

卤系阻燃剂在燃烧中释放出的卤化氢

（比如HCl、HBr）具有与HO∙自由基反应生成H2O的作用

使HO∙自由基减少 从而达到阻燃的作用

二 吸收热量

就是 某些阻燃剂在燃烧过程中要吸收大量热量

使燃烧温度难以上升 从而产生阻燃效果

三 覆盖作用

即某些阻燃剂 例如磷酸酯类化合物和防火涂料等

在较高温度下会生成稳定的覆盖层 或分解生成泡沫状物质

覆盖于材料表面 使材料因热分解而产生的可燃气难以逸出

同时起到隔热和隔绝空气的作用 从而达到阻燃的目的

稀释作用

就是 磷酸铵 氯化铵 碳酸铵等阻燃剂

在燃烧时被加热能产生CO2 NH3 HCl和H2O等不燃难燃气体

使材料受热分解释放的可燃气体被稀释而达到阻燃的效果

五 转移效应

就是 磷酸铵 氯化铵等阻燃剂在被加热时会分解出HCl

H3PO4等物质

纤维素在这种酸性环境中被加热

其热分解会发生变化 不是像正常情况下放出可燃气体

而是使纤维素脱水和碳化 因为不产生可燃气体

也就不能很好地燃烧了

六 增强效应

就是 有些阻燃剂单独使用 其阻燃作用并不显著

但如果同时使用几种阻燃剂 其阻燃作用会大大加强

例如三氧化二锑和卤系阻燃剂合用 则效果非常显著

这是因为生成比重很大的SbCl3和SbBr3覆盖在材料表面的结果

四 阻燃剂的分类

第一种是根据元素种类分为：

卤系 有机磷系及卤 磷系 氮系 硅系 铝 镁系 钼系等等

第二种是按化学结构分

有无机阻燃剂 有机阻燃剂两种

第三种是按阻燃剂与被阻燃材料的关系分

则包括反应型阻燃剂和添加型阻燃剂两种

无机阻燃剂的阻燃作用主要是吸热作用

和提高材料表面致密性 它有稳定性好 不挥发

不析出 低毒 价格低廉 安全性高等优点

其缺点是 为达到较好的阻燃效果添加量大

从而导致聚合物材料的加工性能和物理机械性能下降

无机阻燃剂的阻燃作用主要是吸热作用

主要包括有机磷系阻燃剂 有机卤系阻燃剂

有机硼系阻燃剂等 在有机磷系阻燃剂中

又可分为含卤和不含卤两类 在卤系阻燃剂中

则分为氯系和溴系两类

五 阻燃剂的发展趋势

一 无卤化趋势

卤素阻燃剂因其用量少 阻燃效率高且适应性广

已发展成为阻燃剂市场的主流产品

但卤素阻燃剂的严重缺点是燃烧时

生成大量的烟和有毒且腐蚀性的气体

可导致单纯由火所引起的电路系统开关

和气体金属物件的腐蚀及对环境的污染

对人体呼吸道和肌体器官也有极大危害

甚至因使人窒息而威胁生命安全 近几年 美国 英国 挪威

澳大利亚已制定或颁布法令 对某些进行

燃烧毒性试验或对使用某些制品时

所释放的酸性气体进行规定 开发无卤阻燃剂取代

卤素阻燃剂已成为世界阻燃剂领域的趋势

无机阻燃剂[如Al(OH)3 Mg(OH)2等]

来源丰富 价格低廉 但其阻燃效果较差 添加量大

对制品的性能影响较大 因而国内外努力向超细化

微胶囊化 表面处理 协同增效复合化等方面进行技术开发

红磷阻燃效率高 用量少 使用面广 微胶囊化红磷

克服了红磷吸潮 易着色 易爆炸等缺点

磷的稳定化处理—微胶囊化技术在阻燃领域深受重视

英国 日本开发研制的产品已商业化

膨胀型阻燃剂由于具有在燃烧过程中发烟量少

无有毒气体产生被认为是实现无卤化

很有希望的途径之一 美国 意大利等国已经商业化

二抑烟化 减少有害气体趋势

据统计 火灾中发生的死亡事故80%是由于燃烧

所释放的烟和有毒气体导致的窒息造成的

研究开发新型阻燃剂 降低材料燃烧时的发烟量及有毒气体量

成为今后阻燃领域中的重点研究课题之一

三 开发超细化技术

阻燃剂颗粒越细 对材料力学性能影响越小

许多厂家和研究所改进生产工艺

以获得细颗粒的无机阻燃剂 也进行颗粒形态和级配控制

以使材料获得较好的流动性 着力发展超细三氧化二锑

和胶态五氧化二锑 以及调节

氢氧化铝的粒径分配 以此增强阻燃效果

四 研究阻燃体系协同作用

常用的阻燃剂协同体系有锑-卤 磷-卤和磷-氮体系

实际应用的其实远不止这些

国外许多厂商将阻燃剂进行复配

以达到降低阻燃剂用量 提高阻燃剂性能的目的

这不仅可降低阻燃材料的价格

而且可使阻燃材料的机械性能损失减到最小程度

并且开发具有协同增效阻燃作用的阻燃剂

如磷 氮 溴在分子或分子间的结合

五 阻燃剂表面处理

用表面化学方法来处理无机阻燃剂

以增强他们与被阻燃树脂的亲和力

用偶联剂和其他助剂来改性

六 开发环保型阻燃剂

开发高效 无毒 对材料性能影响小的阻燃剂

如反应型阻燃剂的开发以及具有

良好相容性的添加型阻燃剂的开发

通过前面的介绍 相信同学们

对阻燃技术有了进一步了解

当然 我们还应该清楚 不同阻燃剂其阻燃机理是不同的

同一种阻燃剂往往是一种或多种阻燃效应同时在起作用

在实际使用时应根据不同材料、不同条件加以选用调配

在选择阻燃剂时 要求阻燃效果好 作用时间长

对材料的物理机械性能无多大的影响

无毒害作用 价格便宜 操作方便

谢谢