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【广源集团】常见的一些阻燃剂

  阻燃剂,作为人们生命、财产安全的隐形守护神,广泛应用于交通运输、电子电器、建筑材料等领域,时刻准备着在关键时刻为人们争取宝贵的逃生时间。我们知道,物质燃烧有四个要素,分别为热源、氧气、可燃物和自由基反应,这四者缺一不可,阻燃剂通常是通过影响其中一个或几个要素从而达成阻燃效果。阻燃剂种类繁多,不同的阻燃剂也有着各自的特点,以下是常见的一些阻燃剂的分类情况。

  无机氢氧化物阻燃剂最常见的有氢氧化铝和氢氧化镁,氢氧化镁有沉淀法和研磨法两种制备方法。氢氧化铝和氢氧化镁常当作填充阻燃剂使用,在高温受热时,分解吸收大量热,同时分解产生的水蒸气可以稀释周边的氧气浓度并且生成的氧化镁和氧化铝形成的表面层可以阻止热量传递,有助于催化成炭,保护未燃烧部分,从而达到阻燃的效果。其中氢氧化镁能有效降低燃烧时的烟密度,并且耐热温度也高一些。

  磷系阻燃剂分为有机和无机两类,无机类有红磷和磷酸,有机类有磷酸酯和亚磷酸酯、膦酸酯、有机磷盐等,当受热时磷系阻燃剂会在聚合物表面形成一层保护层,降低了热传递阻止聚合物进一步热解,同时阻碍热分解产物进入气相参与燃烧,最终达到阻燃效果。

  硅系阻燃剂也分为有机和无机两类,无机类的有硅灰石、二氧化硅等,它们在聚合物燃烧时在表面形成一层无定型硅保护层,能在一定程度上隔绝空气,保护过渡性炭不发生热氧化反应,从而达到阻燃效果。有机类的有硅树脂阻燃剂和聚硅硼氧烷阻燃剂,这些阻燃剂在加入高分子材料后,会迁移到材料表面,形成有机硅阻燃剂富集层的高分子梯度材料,一旦燃烧,就会生成聚硅氧烷特有的、含有Si键和(或)Si-C键的无机隔氧绝热保护层。这既阻止了燃烧分解产物外逸,又抑制了高分子材料的热分解,达到了阻燃、低烟和低毒等目的。

  膨胀型阻燃剂通常可分为有机含磷膨胀型阻燃剂和无机膨胀型石墨阻燃剂两大类。膨胀型石墨(EG)是最近发展起来的一种新型的物理无机膨胀型阻燃剂。将天然石墨通过特殊化处理,可形成特殊层间化合物EG,当其被加热时,可沿C-C轴方向膨胀数百倍。EG自身可以成炭、发泡,但一般需要一些酸来催化使用,人们对于EG和有机膨胀阻燃剂的协同效应作了大量研究,发现EG与有机膨胀阻燃剂一起使用能发挥出很好的阻燃效果。

  有机膨胀型阻燃剂由酸源、炭源和气源三个组分组成。在受热时,酸源中产生的酸与炭源中物质发生酯化反应,形成的炭层在气源的作用下形成一个多孔泡沫焦炭层,可以有效隔热,同时阻止降解生成的气态或液态物质进入气相,从而达到阻燃的目的。

  含氮阻燃剂主要有三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、双氰胺类和胍盐类等等,不可燃,加热易升华,急剧加热则发生分解,分解出不燃性气体(氮气、氨气、水蒸气、深度氢氧化物等),分解过程为吸热过程。这些不燃性气体可以稀释和冲淡聚合物周围可燃性气体的浓度,且可以和氧气发生反应从而进一步降低氧浓度,起到良好的阻燃效果。该种类型的阻燃剂无卤、低烟、价格低廉且没有腐蚀性,阻燃效果较好。由于其主要针对气相因素,所以一般和其他类别的阻燃剂复配使用能获得更好的效果。

  铂系阻燃剂一般用在硅橡胶中,在硅橡胶燃烧时可以阻止促进解聚的过渡配合物的产生,另一方面还可以能通过填料或氧化物的中间体固定一部分冷凝产物,有助于形成绝缘隔阻层隔绝空气,从而达到阻燃效果。铂系阻燃剂单独使用时效果不太理想,一般和其他阻燃剂搭配使用。

  阻燃效率高、价格低廉是卤素阻燃剂的优点。卤素阻燃剂主要是通过气相阻燃机理来达到阻燃效果。在受热分解时卤素阻燃剂会生成卤素自由基并从周围环境提取氢原子最终生成卤化氢进入气相,与氢氧自由基或氢自由基反应,生成水蒸气或氢气,阻断了自由基链式燃烧反应,并生成大量有毒气体。这些有毒烟雾以及严重的腐蚀性是其巨大的缺点,卤素阻燃剂的淘汰已是大势所趋。

  含锑阻燃剂主要包括氧化锑、卤化锑、锑酸盐等,其中最常用的是三氧化二锑,其常与卤素化合物并用。目前对三氧化二锑阻燃有两种解释,一种解释是卤素化合物受热分解的产物与三氧化二锑反应,生成三卤化锑,三卤化锑与高聚物反应形成炭层,起到隔热屏蔽作用,另外还生成惰性气体稀释周围的氧气浓度,从而达到阻燃效果。另一种解释是三卤化锑受热分解成锑化合物和卤素自由基,消耗燃烧能量并改变燃烧进程,抑制燃烧。

  以上是常见的一些阻燃剂,阻燃效率、使用效果,价格等都有所不同,大家需根据实际情况,采用最适合自己的那一款。