無機阻燃劑的阻燃機理-青島東麗塑業有限公司

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        無機阻燃劑的阻燃機理
        發布時間:2019-1-11    
        無機阻燃劑包括氫氧化鋁、氫氧化鎂、膨脹石墨、硼酸鹽、草酸鋁和硫化鋅為基的阻燃劑。氫氧化鋁和氫氧化鎂是無機阻然劑的主要品種,它們具有無毒性和低煙等特點。由于受熱分解吸收大量燃燒區的熱量,使燃燒區的溫度降低到燃燒臨界溫度以下燃燒自熄,分解后生成的金屬氧化物多數熔點高、熱穩定性好、覆蓋于燃燒固相表面阻擋熱傳導和熱輻射,從而起到阻燃作用。同時分解產生大量的水蒸氣,可稀釋可燃氣體,也起到阻燃作用。
        水合氧化鋁有熱穩定性好,在300℃下加熱2h可轉變為AlO(OH),與火焰接觸后不會產生有害的氣體,并能中和聚合物熱解時釋放出的酸性氣體,發煙量少,價格便宜等優點,因而它成為無機阻燃劑中的重要品種。水合氧化鋁受熱釋放出化學上結合的水,吸收燃燒熱量,降低燃燒溫度。在發揮阻燃作用時,主要是兩個結晶水起作用,另外,失水產物為活性氧化鋁,能促進一些聚合物在燃燒時稠環炭化,因此具有凝聚相阻燃作用。從該機理可知使用水合氧化鋁作阻燃劑,添加量應較大。
        鎂元素阻燃劑主要品種為氫氧化鎂,是近幾年來國內外正在開發的一種阻燃劑,它在340℃左右開始進行吸熱分解反應生成氧化鎂,在423℃下失重達最大值,490℃下分解反應終止。從量熱法得知,其反應吸收大量熱能(44。8KJ/mol) ,生成的水也吸收大量熱能,降低溫度,達到阻燃。氫氧化鎂的熱穩定性和抑煙能力都比水合氧化鋁好,但由于氫氧化鎂的表面極性大,與有機物相容性差,所以需要經過表面處理后才能作為有效的阻燃劑。另外,它的熱分解溫度偏高,適宜熱固性材料等分解溫度較高的聚合物的阻燃。
        在高溫下,可膨脹石墨中的嵌入層受熱易分解,產生的氣體使石墨的層間距迅速擴大到原來的幾十倍至幾百倍。當可膨脹石墨與高聚物混合時,在火焰的作用下,可在高聚物表面生成堅韌的炭層,從而起到阻燃作用。
        硼酸鹽阻燃劑有硼砂、硼酸和硼酸鋅。目前主要使用的是硼酸鋅。硼酸鋅在300℃開始釋放出結晶水,在鹵素化合物的作用下,生成鹵化硼、鹵化鋅,抑制和捕獲游離的羥基,阻止燃燒連鎖反應;同時形成固相覆蓋層,隔絕周圍的氧氣,阻止火焰繼續燃燒并具有抑煙作用。硼酸鋅可以單獨使用,也可與其它阻燃劑復配使用。目前,主要產品有細粒硼酸鋅、耐熱硼酸鋅、無水硼酸鋅和高水硼酸鋅。
        草酸鋁是氫氧化鋁衍生的結晶狀物,堿含量低。含有草酸鋁的高聚物燃燒時,放出H2O, CO及CO2,而不生成腐蝕性氣體,草酸鋁還能降低煙密度和生煙速度。由于草酸鋁的堿含量低,所以用其阻燃的電線、電纜的包覆料時,不影響材料的電氣性能。
        現在已開發的5種以硫化鋅為基的阻燃劑,其中4種用于硬質PVC,另一種可用于軟質PVC,聚烯徑和尼龍。這類阻燃劑可提高材料的抗老化性能,且與玻纖有好的相容性和提高聚烯烴的熱穩定性。

         
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