4.3阻燃剂.ppt

合成聚合物材料具有优良的性能，其应用范围越来越广，特别是在建筑、交通、家具、电子电器及日用制品等行业被大量使用，美化和方便了人们的环境和生活，获得了显著的经济效益和社会效益，已逐步代替了传统材料。但是，绝大多数常用合成聚合物材料在空气中是可燃或易燃的，并且，与天然聚合物材料相比，在燃烧时会产生更多的有毒且具腐蚀性的气体和烟尘，因此由其引起的火灾所造成的后果就更为严重。正有鉴于此，聚合物材料阻燃技术的开发已引起世界各国的高度重视。 常用聚合物材料的燃烧特性见后页表。 聚合物燃烧机理 ②气相阻燃机理 有机磷系阻燃剂热解形成的气态产物中含有PO·，它可捕获H·和HO·，从而抑制燃烧链式自由基反应： 代表物:（磷酸酯、膦酸酯、卤化辚） a. 磷酸酯： 普通磷酸酯 阻燃增塑剂，用于PVC和纤维素 磷酸三辛酯（TOP），磷酸三苯酯（TPP） 磷酸三甲苯酯（TCP） 含卤磷酸酯：卤和磷有协同作用，优良的添加型阻燃剂 如： TCEP 分解温度240～280℃，水解稳定性好; 用作阻燃剂和 石油添加剂; 还可改善材料的耐水性，耐候性，耐寒性，抗静电性， 手感柔软性。 缺点：多为液态，耐热性差，挥发性高，持久性差。 b. 膦酸酯： 含1个C—P键，稳定性增强，耐水耐溶剂性强 c. 卤化辚 ETPB: 本品分解温度高,热稳定性极好,可单独使用,也可与氯代烃或溴代烃并用达到最佳效果 返回 典型产品： a. Al(OH)3 机理：冷却机理 有填充剂、阻燃剂、发烟抑制三重效 分解温度250℃以上，350℃达最大，添加量50％以上 b. Mg(OH)2 分解温度350℃以上，添加量50％以上 c. Sb2O3（使用最广，与有机卤化物协同使用） Sb2O3与有机卤化物协同产生SbCl3 或 SbBr3 固态时促进卤素的移动，碳化物的生成; 气态时捕捉自由基，以起到阻燃的效果 无机类 d、硼化合物 可取代 Sb2O3 机理： ①冷却机理 ②保护膜机理 典型产品： 硼酸锌：mZnO·nB2O3·xH2O 硼酸钡：mBaO·nB2O3·xH2O e、磷系阻燃剂： 红磷、磷酸铵： 磷酰胺： Sb2O3单独使用时不具有阻燃作用，但与卤系阻燃剂并用时具有显著的协同效应。研究表明，这主要是因为， 在高温下， Sb2O3能与卤化氢反应生成卤氧化锑(SbOCl)和三卤化锑(SbX3)，而SbOCl可在很宽的温度发生分步分解反应: a、锑—卤体系 协同作用体系 SbOCl和SbX3是真正的阻燃剂，具有如下所述的多方面阻燃作用： a. 卤氧化锑的分解为吸热反应，可有效降低材料的温度和分解速度； b. 密度较大的SbX3蒸气能较长时间停留在燃烧区，起到稀释和覆盖作用； c. 液态及固态SbX3微粒的表面效应可降低火焰能量； d. 能促进固相和液相的成碳反应，而相对减缓生成可燃气体的聚合物热分解和氧化反应，且生成的碳层可阻止可燃气体扩散进入火焰区，并保护下层材料免遭破坏； e. SbX3在燃烧区内可按如下反应式捕获维持燃烧链式反应的活性自由基，改变气相燃烧反应模式，减小反应放热而使火焰猝灭： f. SbX3还可缓慢分解生成卤素自由基，而后者可按如下反应式捕获维持燃烧链式反应的活性自由基，因而可能维持较持久的阻燃功能： g. 在燃烧区，Sb可与氧自由基反应锑氧自由基，而后者又可按如下反应式捕获气相中的H·和 HO·，而产物水的生成，也有助于使燃烧停止和火焰自熄： 综上所述可知，卤－锑协同阻燃剂是一个多功能的阻燃体系，因此具有较高的阻燃效果。 b、磷—卤体系：均促成焦炭生成量的提高 c、磷一氮体系（膨胀型阻燃剂）： 如：聚磷酸铵-季戊四醇膨胀型阻燃体系 含这类阻燃剂受热时表面能形成一层致密泡沫炭层起到隔热、隔氧、抑烟；具有良好的阻燃性能。组要构成： 1. 酸源：一般是无机酸或加热到一定温度后能形成无机酸的化合物,如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸铵等; 2. 炭源：也叫成炭剂,它是形成泡沫炭化层的基础,主要是一些含碳量高的多羟基化合物,如季戊四醇、淀粉等; 3. 气源：也叫发泡源, 返回 §4.3.3.2 反应型阻燃剂 特点： 具有反应性官能团，以化学键的形式结合到高分子 结构中，不逃逸，对材料物理机械性能影响较小