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第六章 阻燃剂 6.1 概述 6.1.1 阻燃剂的概念 塑料、橡胶、纤维都是有机化合物，均具有可燃性，极易在一定条件下燃烧。 阻燃剂是一种能防止材料被引燃或抑制火焰传播的助剂。 最常用的是磷、溴、氯、锑和铝的有机和无机化合物。很多有效的阻燃剂配方都含有这些元素。 在全球的火灾死亡事故中有80％左右是由于有毒气体或烟的窒息造成的。 因此在阻燃剂的研究开发领域中，“阻燃”和“抑烟”是相辅相成的。 也就是说，“阻燃”的含义包括抑烟。 阻燃剂具备的基本条件： 1、 阻燃剂不损害高分子材料的物理机械性能 即阻燃 剂加入后，不降低热变形温度、机械强度和电气特性。 2、 具有耐候性和持久性 进行阻燃加工的塑料制品都是 准备长期使用的物品，因此阻燃效果不能在制品使用 中消失。 3、 无毒或低毒。 4、 价格低廉 阻燃剂在制品中的添加量有增多的倾向， 所以价格要求低廉。 6.1.2 阻燃剂的分类 根据其使用方法可分为:添加型和反应型 。 按化学结构分为：无机阻燃剂和有机阻燃剂。 按起作用的元素可分为： 卤素阻燃剂、磷阻燃剂及铝、锑、硼、钼等金属阻燃剂 。 添加型阻燃剂 是在塑料加工过程中简单添加和混合在塑料中。 其优点：使用方便、适用面广、但对聚合物性能影响较大。 反应型阻燃剂 是在聚合物合成过程中，作为一个组分参加反应，并键合在聚合物的分子链上。 其优点：对聚合物影响性能小，阻燃性持久。 6.2 聚合物的燃烧和阻燃剂的作用机理 6.2.1 燃烧的机理 维持燃烧的要素：可燃物、氧、热。 燃烧过程可分为5个阶段： 1、 加热阶段 2、 降解阶段 3、 分解阶段 4、 点燃阶段 5、 燃烧阶段 （1）加热阶段 由外部热源产生的热量给予聚合物，使聚合物的温度逐渐升高。 （2）降解阶段： 聚合物加热到一定温度后，最弱的链断裂，发生热降解。 不同链的链能： O-O 146.7 kJ/mol 最弱的单键 C-N 305.9 kJ/mol C-Cl 339.4 kJ/mol C-C 347.8 kJ/mol C-H 414.8 kJ/mol C-F 431.6-515.4 kJ/mol （3）分解阶段： 当聚合物的温度上升到一定程度时，除弱键断裂外，主链也断裂，即发生裂解，产生低分子物。 1?、可燃性气体 H2、CH4、C2H6、CH2O、CH3COCH3、CO等 2、?不燃性气体 CO2、HCl、HBr等。 3、??液态产物 聚合物部分分解为液态产物。 4、??固态产物 部分焦化为焦炭，也可不完全燃烧产生烟等粒子 （可形成烟雾，危害很大）等。 （4）点燃阶段： 当可燃性气体达到一定浓度，且温度达到其燃点或闪点，并有足够的氧或氧化剂存在下，开始出现火焰，这就是点燃，燃烧从此开始。 （5）燃烧阶段： 燃烧释放出的能量和活性游离基引起的连锁反应，不断提供可燃性物质，使燃烧自动传播和扩展，火焰越来越大。 燃烧反应如下：（氢过氧化物）? RH R· + H· H· + O2 HO· + O· R· + O2 RCHO + ·OH HO· + RH R· + H2O 影响聚合物燃烧的主要因素 1、 聚合物的热分解特性 2、 燃烧温度和着火温度 3、 燃烧热 4、 氧气浓度 1、 聚合物的热分解特性 2、 燃烧温度和着火温度 3、 燃烧热 4、 氧气浓度 阻燃并具有自息性的材料氧指数至少 27%。 6.2.2 阻燃机理 截断燃烧的5个阶段的任一阶段都能达到阻燃的目的，但最好使燃烧在萌芽状态