阻燃剂简介
阻燃剂机理 -回复
阻燃剂机理-回复阻燃剂是一种在防火材料中添加的化学物质，它可以降低材料的燃烧性能，并且在火灾发生时，可以减少火焰的蔓延速度和燃烧温度，从而提供更多的时间和机会进行逃生或灭火。
阻燃剂的作用机制是多种多样的，下面我将一步一步地回答中括号内的问题。
1. 什么是阻燃剂？阻燃剂是一种添加到防火材料中的化学物质，它可以降低材料的燃烧性能，并减缓火焰蔓延的速度和减少燃烧温度。
阻燃剂可以通过各种方式发挥作用，包括化学反应、物理吸附和热分解等。
2. 阻燃剂的种类有哪些？阻燃剂的种类主要有溴系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷系阻燃剂和无机氧化物等。
其中，溴系阻燃剂是目前应用最广泛的阻燃剂之一，它具有较高的阻燃效果和热稳定性。
氮系阻燃剂主要通过稀释氧气的浓度来抑制燃烧反应，磷系阻燃剂可以通过生成炭状物质来阻止火焰蔓延，无机氧化物则可以通过降低燃烧温度来减缓燃烧过程。
3. 阻燃剂如何起作用？阻燃剂可以通过多种方式发挥作用。
首先，它们可以与材料中的可燃物质发生化学反应，形成较为稳定的阻燃层，隔绝氧气和燃烧反应之间的接触。
这种化学反应可以消耗燃烧所需的热量和燃料，从而阻止火焰的蔓延。
其次，阻燃剂可以通过物理吸附的方式吸附可燃气体，减少气体浓度，阻碍燃烧链的传播。
最后，某些阻燃剂在受热时可以发生热分解反应，产生具有阻燃作用的气体，例如二氧化碳和水蒸汽，从而消耗热量并降低燃烧温度。
4. 阻燃剂的选择和应用要点是什么？在选择和应用阻燃剂时，主要要考虑以下几个要点。
首先，根据材料的特性和使用环境，选择适合的阻燃剂种类。
不同的阻燃剂对不同的材料和燃烧模式有着不同的适用性。
其次，要考虑阻燃剂的添加量和分散性。
适量的阻燃剂添加可以提高防火效果，但过量添加可能会导致材料性能下降。
此外，阻燃剂的分散均匀性也影响着其作用效果。
最后，还需要注意阻燃剂的耐久性和环境友好性。
耐久性高的阻燃剂可以确保材料的长期防火效果，而环境友好型的阻燃剂对人体健康和环境保护具有较低的风险。
几种优良阻燃剂简介071124
几种优良阻燃剂简介阻燃剂又称耐火剂和防火剂，是加入制品和材料中能阻止引燃或抑制火焰传播的助剂。
主要是通过阻燃药剂产生较多量的不可燃气体或药剂薄膜不能燃烧而达到防火的目的。
根据其使用方法可分为添加型和反应型两类，添加型阻燃剂是在制品的加工过程中掺入制品中，多用于热塑性塑料。
反应型阻燃剂是在聚合物合成过程中作为单体化学键合到聚合物分子链上，多用于热固性塑料布。
按照化学结构，阻燃剂又可分为无机和有机两类，在这些化合物中多含有卤素和磷，有的含锑、硼、铝等元素。
具有实用价值的阻燃剂必须具备以下条件：①与高分子材料混溶性良好；②不改变高分子材料的固有物性，如耐热性、机械强度、电性能；③分解温度不应太高，但在加工温度下又不能分解；④耐久性好；⑤耐候性好；⑥毒性小，燃烧时不产生毒性气体；⑦价廉。
阻燃剂主要用于建筑材料、电器材料、汽车零件中，保护塑料制品、纺织品、橡胶、纸制品、粘合剂、木材等使用时不着火或使火焰迟缓蔓延。
由于毒性问题和各国对阻燃剂检验方法不同，情况复杂，因而阻燃剂的产量未能按预期的那样增长。
今后应针对不同要求开发新用途的、性能优良的、又无毒性的新阻燃剂。
目前已推出大量代替溴系阻燃剂的不含卤素的新型阻燃剂，并正在开发新型增效剂作为阻燃剂的添加剂。
用于工程塑料的产品也更多，磷溴复合体系也已问世。
Martinswerk 公司提供了几种氢氧化镁和三水合铝（ATH）产品：Magnitin的氢氧化镁产品，主要用于聚丙烯；Martinal ATH产品，可改善在热固材料中的粘度性能。
AKZO化学化司推出了一种磷酸型的非溴系阻燃剂Fyrolflex RDP，它具有低挥发度和高热活化温度（300℃），应用于PC和ABS。
Hoechst公司的Hostaflam多磷酸铵阻燃剂，据称比ATH和氢氧化镁好，其添加率低于50%，可减少对聚合物机械性能的影响。
FMC公司已生产出第一个集溴和磷于同一分子中的阻燃剂体系。
其中Reoflam PB-460产品提供了优良的阻燃和加工性能，并可改善树脂性能。
阻燃剂
阻燃剂阻燃剂是一种广泛应用于工业生产和建筑领域的化学物质，其主要功能是减缓和阻止火焰蔓延的能力。
它在现代社会中扮演着重要的角色，能够保护人们的生命和财产安全。
本文将从阻燃剂的定义、分类、应用和未来发展等方面进行探讨。
阻燃剂是指能够延缓或阻止火焰的蔓延的一类化学物质。
它的作用机制主要有两个方面：一是通过化学反应发生，形成难以燃烧的物质，阻止火焰的进一步蔓延；二是通过降低可燃物的燃烧温度，使其处于不燃或难以燃烧的状态。
阻燃剂根据其化学性质和作用机制可以分为几类：物理阻燃剂、气相阻燃剂和增强剂等。
物理阻燃剂主要依靠物理隔离和热稳定性等特性来阻止火焰的传播。
其常见的应用包括阻燃布料、阻燃车内装饰材料等。
气相阻燃剂是一种能够降低燃烧物质的火焰传播速度和燃烧热量的化学物质，如溴化物和氯化物等。
这些化合物能够与火焰中的自由基发生反应，并抑制其传播，从而起到阻止火焰蔓延的作用。
增强剂则是在其它材料中加入一定的阻燃剂，提高材料的阻燃性能。
这种方法不仅可以改善材料的阻燃性能，还可以降低成本，提高生产效率。
阻燃剂在各个领域中有着广泛的应用。
在建筑领域中，阻燃剂常被用于制造防火门、防火墙、防火涂料等防火设施。
这些设施的存在可以有效地遏制火势蔓延，保证人们的生命安全。
在电子和电气设备领域中，阻燃剂被广泛用于制造电线、电缆和电子元件等产品。
这些产品经过阻燃处理后，即使在发生火灾时也能够减少火灾的蔓延速度，降低火灾造成的损失。
此外，在交通运输领域中，阻燃剂常用于汽车内饰、船舶的建造以及飞机材料的选择等，以提高交通工具的阻燃性能，确保乘客的安全。
随着科技的不断发展，阻燃剂也在不断创新和发展。
研究人员正在努力寻找更加高效、环保和安全的阻燃剂。
一些新材料的开发和应用也为阻燃剂的发展带来了新的机遇。
尽管阻燃剂在火灾控制方面起到了重要的作用，但是仍然存在一些问题和挑战。
例如，一些阻燃剂对环境和人体健康可能产生不良影响。
因此，在未来的发展中，需要更加谨慎地选择和使用阻燃剂，确保其符合环保和健康安全的要求。
阻燃剂简介介绍
物理隔绝
阻燃剂在可燃物表面形成 一层难燃的隔热层，阻止 热量传递和氧气进入，从 而抑制燃烧。
催化转化
阻燃剂通过催化作用将可 燃物转化为非可燃物，降 低燃烧的可能性。
阻燃剂的作用
提高材料阻燃性
在材料中添加阻燃剂，可以提高材料的阻燃性能 ，减少火灾发生的可能性。
降低火灾危害
阻燃剂可以抑制燃烧速度，减少火灾蔓延，降低 火灾对人员和财产的危害。
活性气体来达到阻燃效果。
阻燃剂广泛应用于建筑材料、纺 织品、电子产品、交通工具和其 他易燃物品中，以增加这些物品
的防火性能。
阻燃剂的分类
根据作用机理，阻燃剂可 分为反应型和添加型两类 。
反应型阻燃剂能够参与化 学反应，改变高分子材料 的化学结构，从而赋予材 料阻燃性能。
添加型阻燃剂则是将阻燃 剂添加到易燃材料中，通 过物理作用达到阻燃效果 。
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根据使用领域，阻燃剂可 分为建筑用、纺织品用、 电子电气用、交通运输用 等类型。
不同领域的阻燃剂具有不 同的性能要求和标准，以 满足不同物品的防火需求 。
Hale Waihona Puke 02阻燃剂的原理与作用
阻燃剂的阻燃原理
01
02
03
化学反应
阻燃剂通过与可燃物发生 化学反应，降低可燃物的 温度或终止燃烧链反应， 从而达到阻燃效果。
阻燃剂简介介绍
汇报人： 2024-01-07
目录
• 阻燃剂的定义与分类 • 阻燃剂的原理与作用 • 阻燃剂的应用领域 • 阻燃剂的发展趋势与未来展望 • 阻燃剂的挑战与解决方案 • 阻燃剂的案例分析
01
阻燃剂的定义与分类
阻燃剂的定义
阻燃剂是一种能够阻止物质燃烧 的化学物质。
阻燃剂介绍
（1）溴系阻燃剂 含溴阻燃剂包括脂肪族、脂环族、芳香族及芳香-脂肪族的含溴化合物，这类阻燃剂阻燃效率高，其阻燃效果是氯第阻燃剂的两倍，相对用量少，对复合材料的力学性能几乎没有影响，并能显著降低燃气中卤化氢的含量，而且该类阻燃剂与基体树脂互容性好，即使再苛刻的条件下也无喷出现象。
（2）氯系阻燃剂 氯系阻燃剂由于其人格便宜，目前仍是大量使用的阻燃剂。氯含量最高的氯化石蜡是工业上重要的阻燃剂，由于热稳定性差，仅适用于加工温度低于200℃的复合材料，氯化脂环烃和四氯邻苯二甲酸酐热稳定性较高，常用作不饱和树脂的阻燃剂。
（3）磷系阻燃剂、有机磷化物是添加型阻燃剂 该类阻燃剂燃烧时生成的偏磷酸可形成稳定的多聚体，覆盖于复合材料表面隔绝氧和可燃物，起到阻燃作用，其阻燃效果优于溴化物，要达到同样的阻燃效果，溴化物用量为磷化物的4～7倍。该类阻燃剂主要有磷（膦）酸酯和含卤磷酸酯及卤化磷等，广泛地用于环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。
用于复合材料的阻燃剂应具备以下性能：①阻燃效率高，能赋予复合材料良好的自熄性或难燃性；②具有良好的互容性，能与复合材料很好的相容且易分散；③具有适宜的分解温度，即在复合材料的加工温度下不分解，但是在复合材料受热分解时又能急速分解以发挥阻燃的效果；④无毒或低毒、无臭、不污染，在阻燃过程中不产生有毒气体；⑤与复合材料并用时，不降低复合材料的力学性能、电性能、耐候性及热变形温度等；⑥耐久性好，能长期保留在复合材料的制品中，发挥其阻燃作用；⑦来源广泛价格低廉。
阻燃剂
阻燃剂阻燃剂是一种具有降低燃烧性能的化学物质，可以在材料着火时起到减缓燃烧过程的作用。
它广泛应用于各种领域，包括建筑材料、电子产品、汽车等，以提高材料的防火性能。
阻燃剂的研发和应用不仅对人们的生命财产安全具有重要意义，也对环境保护具有积极影响。
阻燃剂主要通过以下方式发挥作用：一是物理作用，通过吸热、冷却、稀释等方式减缓燃烧速度，降低火焰蔓延能力；二是化学作用，通过中和、反应、闭合等方式抑制燃烧反应，降低火势。
阻燃剂的作用机制复杂多样，常使用的阻燃剂包括溴化物、磷化物、氮化物等，它们可以通过与材料表面或是材料本身产生化学反应来抑制燃烧。
阻燃剂在建筑材料中的应用十分重要。
建筑行业对材料的防火性能要求较高，阻燃剂能够提高建筑材料的耐火性能，有效延缓火灾蔓延速度，给人们逃生和扑救提供了更多的时间。
例如，阻燃剂常常被添加到木材中，以降低木材的易燃性，提高抗火性能。
此外，阻燃剂还广泛应用于墙板、保温材料、屋顶等建筑材料中，增强建筑物对火灾的抵抗能力。
电子产品是现代社会不可或缺的一部分，而这些产品中常含有大量易燃物质，一旦发生火灾可能引发严重后果。
阻燃剂在电子产品制造中起到了至关重要的作用。
电子产品中的阻燃剂可以提高电路板和电子元件的耐热性，减少火灾发生的概率。
此外，阻燃材料还可以降低电子产品在高温运行时的燃烧风险，确保电子设备的安全运行。
汽车是人们常用的交通工具之一，安全性对于汽车至关重要。
汽车内部的材料往往暴露在开放的火源附近，因此阻燃剂在汽车制造中也起到了重要的作用。
阻燃剂可以应用在汽车座椅、地板、内饰等部分，提高汽车内部材料的防火性能，减少火灾的风险，保护乘车人员的安全。
阻燃剂的研发和应用在很大程度上推动了火灾防控技术的进步。
随着科技的发展，人们对阻燃剂的需求也越来越高，需要不断开展创新研究。
当前，绿色环保的阻燃剂成为了科研人员的研究热点和发展方向。
相比于传统的阻燃剂，绿色环保的阻燃剂对环境友好，不会产生有毒有害的气体和副产物，同时具有更高的阻燃效果。
阻燃剂的介绍.
（3）抑制链反应作用
根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。阻燃 剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从
而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使
燃烧反应速度下降直至终止。
© 2011 HEC R&D CENTER
如：含卤阻燃剂，它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或 相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。此 时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便
不致过多恶化被阻燃基材的加工性能和最后产品的物理–机械性能及 电气性能。性能优良的阻燃剂和合理的阻燃剂配方在于能在材料阻燃 性和实用性间求得和谐的统一。
具有可接受的光稳定性。 原料来源充足，制造工艺简便，价格低廉。
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阻燃机理
阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸
热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒 息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用 达到阻燃目的。
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（l）吸热作用
燃烧过程中放出的热量加热了原料，使其很快达到燃点， 吸热阻燃的原理就是材料燃烧过程中需要吸收大量的热 量，这样就能减低材料升温的过程，这样气化的可燃分 子裂解的自由基就很难达到燃点，从而一定程度上抑制
阻燃剂的类型
氯系阻燃剂 溴系阻燃剂 磷系阻燃剂
无机阻燃剂
氢氧化铝 金属氧化剂阻燃剂 硼酸锌
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20
常用阻燃剂
1、 卤系阻燃剂
卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一， 添加量少、阻燃效果显著。 含氯的阻燃剂主要有氯化石蜡、氯化聚乙烯等;含溴阻燃 剂因阻燃效果较好，应用极为广泛，逐渐取代氯系阻燃剂。 但其阻燃的同时，也带来了一些严重的问题，放出大量的有 毒气体(如HCl,HBr等)，卤化氢气体易吸收空气中的水分形成 氢卤酸，具有很强的腐蚀作用，并产生大量的烟雾，这些烟 雾、有毒气体和腐蚀性气体给灭火、逃离和恢复工作带来很 大的困难。
阻燃材料学 第7章 纳米阻燃技术
2019/2/17
第七章 纳米阻燃技术
2019/2/17
第二节 纳米阻燃机理
2019/2/17
2019/2/17
第二节 纳米阻燃机理
对一些纳米材料的燃烧残余物的 TEM 照片显示，无论 是插层型还是剥离型，体系最终均有大量的碳化物 /硅酸 盐(carbonaceous-silicate)多重层状结构的生成(片层间 距一般为1~2nm)。 硅酸盐片层结构对于炭层起到增强作用，提高了残炭 强度。这种碳化物 / 硅酸盐多重层状结构可以作为传热、 传质的隔绝体。 插层型PLS 纳米复合材料由于保持其硅酸盐片层的近 程有序结构，并且高分子链以较伸展的构象局限于硅酸盐 片层中，在受热降解时可能更有利于碳化物 /硅酸盐多重 层状结构的生成，从而有较好的阻隔作用。
2019/2/17
第一节 概述
PLS纳米复合材料的制备、结构、性能的研究约始于 20世纪80年代末。自1987年日本首次报道用聚合插层法制 备 Nylon-6/ 蒙脱土 PLS 纳米复合材料以来，人们进行了大 量的研究工作。 同常规的聚合物/无机填料复合体系相比，PLS纳米复 合材料具有以下特点： 无机物与聚合物之间的界面积非常大，且存在无机物 与聚合物界面间的化学结合，因此具有理想的粘接性能， 可消除无机物与聚合物基体之间热膨胀系数不匹配问题， 充分发挥无机材料的优异力学性能、高耐热性。
2019/2/17
第二节 纳米阻燃机理
释放出的大量水汽可稀释可燃物的浓度，降 低可燃气对燃烧的贡献，致使系统放热量和生烟 量减小。 有些无机填充材料在燃烧表面形成壳层可以 起隔热和阻隔可燃气体向燃烧表面迁移的作用。 在PLS纳米复合材料中，由于复合材料的成分 比较单一，阻燃机理也相对比较简单，主要是由 层状硅酸盐在聚合物基体中的阻隔作用和对分子 链的限制作用而使聚合物的阻燃性能得到提高。
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膨胀型磷系阻燃剂
• 膨胀型阻燃剂是目前磷系阻燃剂领域中 比较活跃的研究方向。膨胀型阻燃剂由 于具有低烟、低毒、不含卤素和锑，也 是无卤化途径之一。例如用于聚烯烃的 多磷酸铵(APP)等。
膨胀型磷系阻燃剂
• 无机磷系阻燃剂主要有红磷阻燃剂，近年来以 红磷系阻燃剂作为主要基干阻燃剂的微胶囊型 阻燃剂获得了较快的发展，它不含卤素、低烟、 低毒、与树脂相容性好、制品阻燃性好且物理 化学性能优良。 • 例如，天津市合成材料工业研究所开发的红磷 微胶囊剂HT-951用于低密度聚乙烯阻燃性达 UL94V-0级，达到低密度聚乙烯阻燃制品中的 最高水平，最大烟密度和发烟速度优于含卤阻 燃剂。
OI计算公式
式中：[N2]、[O2]流量，L/min
燃烧等级划分
• 不同的聚合物具、有不同的燃烧性能， 因此氧指数各有差异。 • 通常认为，OI值大于27的聚合物在空气 中具有自熄性。 • 而聚乙烯的氧指数为17.4，因此属于一种 易燃的聚合物
阻燃剂的阻燃机理
• 聚合物的阻燃机理是一个极其复杂的物理和化 学过程，尽管目前仍有许多观点未能取得一致， 但一些基本理论已经得到共识。 • 一般认为，阻燃剂对聚合物的阻燃行为主要通 过：冷却、稀释、形成绝热层和终止自由 基链反应等途径来实现的，其中前三种为物 理途径，后一种为化学过程。 • 需要注意的是，一种阻燃剂并不局限于一种阻 燃机理，常常表现为多种途径的综合作用。
冷却机理
• 利用阻燃剂热分解时的吸热反应和热分 解生成不燃性气体的汽化热冷却聚合物 基体树脂，使之温度降低，防止热降解， 进而减少可燃性气体挥发量，最终破坏 维持聚合物持续燃烧条件，达到阻燃的 目的。 • Al(OH)3、Mg(OH)2及硼酸类无机阻燃剂 是主要的代表
其反应机理如下
• -398kJ/mol
第三个阶段：引燃阶段
• 热降解阶段产生的可燃性气体与大气氧充分混 合，当达到着火极限或受外界因素的影响，如 火焰、火花、炽热余烬刺激或环境温度足以使 可燃性气体自燃，都能诱发聚乙烯的燃烧。燃 烧的聚乙烯部分所释放的部分热量可通过传导、 辐射和对流的方式被 另一部分聚乙烯分子吸收， 导致热降解过程发生并挥发可燃性气体。如果 到达热降解聚乙烯部分的热量足以保持可燃性 气体挥发，即使移去最初热源(火源)，燃烧过 程仍将继续进行。
• 阻燃母料与填充母料相似，也是主要由 三部分组成：阻燃剂、分散剂和载体树 脂。另外还要加入其他助剂如抗氧剂、 光稳定剂、抗静电剂等。
聚乙烯阻燃母料的基本配方
• • • • • • • • • 1、阻燃剂 氢氧化铝(ATH) 20份 氯化石蜡-70 20份 三氧化二锑 10份 2、载体树脂 LDPE(112A-1) 燕山石化公司一厂 3、分散剂 聚乙烯蜡 梅花牌，北京助剂二厂 4、其他助剂 1-2份
无机阻燃剂
• 金属氢氧化物是无机阻燃剂中的主要品 种，主要有：氢氧化铝、氢氧化镁 • 金属氧化物：Sb2O3，SnO2 • 硼类无机阻燃剂 • 磷类无机阻燃剂
无机阻燃物
• 金属氧化物一般不单独作为阻燃剂使用，更多 的情况是作为阻燃协效剂或抑烟剂与卤系、磷 系、氢氧化物等配合使用。 • 三氧化二锑是迄今为止应用最早、耗量最大的 阻燃协效剂，其与卤系阻燃剂以1：3—1：2比 率配合使用时非常有效。但是三氧化二锑具有 毒害性，因此人们又考虑用氧化锡来代替三氧 化二锑。锡的化合物有害性小，除与卤系阻燃 剂有协效外，还能赋予制品抑烟和降低CO浓 度的功效。
塑料的燃烧与阻燃机理
聚合物的燃烧是一个极其复杂的热氧化反应 导致燃烧过程进行的基本要素是：
•热 •氧 • 可燃性物质
聚乙烯燃烧的三个阶段
• 第一个阶段：热引发阶段 • 第二个阶段：聚乙烯的热降解过程 • 第三个阶段：引燃阶段
第一个阶段：热引发阶段
• 来自外部热源(或火源)的热量首先导致聚 乙烯的相态变化，即热熔化。
终止链锁反应机理
• 从化学意义上讲，捕获聚合物燃烧中的高能量 HO•自由基，切断自由基链锁反应对抑制火焰 燃烧十分关键。 • 卤系阻燃剂在燃烧温度下可分解生成卤化氢， 卤化氢具有捕获HO•自由基并使之转化为低能 量X•自由基和水的能力，X•自由基可以通过与 烃类反应再生为HX，如此循环起到了终止链锁 反应的作用。对于卤系化合物来说，卤系化合 物的阻燃效率依次为I>Br>Cl>F。氟化物阻燃 效果非常差，碘化物不稳定，因此在实际生产 中，溴化物和氯化物居多。
卤系阻燃剂
卤系阻燃剂以终止自由基链锁反应机理 产生阻燃效果，主要包括溴化物和氯化物 两种类型，迄今为止已发展成为阻燃剂市 场的主流产品。 • 溴系阻燃剂 • 氯系阻燃剂
溴系阻燃剂
• 溴系阻燃剂是目前效能最佳、品种最多 的卤系阻燃剂。与氯系阻燃剂相比，同 等重量的溴系阻燃效能约为氯系阻燃剂 的二倍，因此具有添加量小，对制品的 加工性和机械物理性能影响甚微等特点。 但是溴化物阻燃剂在耐热稳定性、耐紫 外线性、耐滴落性及电性能方面仍不是 特点出色。
阻燃剂简介
• 阻燃剂的品种很多，分类也复杂。根据使用方 式的不同，阻燃剂可分为添加型和反应型两种 类型。 • 反应型阻燃剂分子内具有反应性官能团，在聚 合物合成时键合到其分子链上，主要用于热固 性塑料制品。而在聚乙烯中经常使用的是添加 型阻燃剂。添加型阻燃剂于塑料加工时配合在 其中，方便，应用广，在有些情况下可能会影 响制品的加工性能和机械物理性能。
阻燃剂
Flame Retardment
绪论
• 随着合成材料工业的发展，塑料制品在建筑、 交通、电器、通讯等领域中的应用日益广泛。 • 然而，和其他的聚合物材料一样，多数塑料制 品在保持优异应用性能的同时固有易燃特征， 由此而带来的火灾隐患已成为全球关注的社会 问题。 • 对此，世界各国有关阻燃的法规的标准越订越 严，以阻燃为目的的塑料改性技术也愈加引人 注目。
氯系阻燃剂
• 以氯化石蜡和全氯戊环癸烷为代表，氯 化石蜡价廉易得，但热稳定性差、阻燃 效果不好因而添加量大、易使制品着色 和腐蚀等弊病，不宜用于加工温度高的 制品。
氯系阻燃剂
• 全氯戊环癸烷是六氯环戊二烯二聚所得 的脂环族氯系阻燃剂，最大的优点是电 性能好、无熔滴性和热稳定性高。这两 种氯系阻燃剂都可以用于聚乙烯，而且 主要用在聚乙烯的电线电缆料方面。
卤系阻燃剂的缺点
• 虽然卤系阻燃剂具有较高的阻燃性，但 是在应用中容易出现高发烟性和挥发出 具有强腐蚀性的卤化氢气体，因此潜藏 着二次危害，因此，阻燃剂的非卤化已 成为阻燃剂开发研究领域的一大特征。
磷系阻燃剂
• 磷系阻燃剂的特点是具有阻燃和增塑双重功能， 它显示的是固相阻燃效果，对含氧树脂尤其有 效。磷系阻燃剂分为有机和无机两种。 • 无机磷系阻燃剂主要有磷酸三苯酯、磷酸三甲 苯酯、磷酸三 ( 二甲苯 ) 酯、磷酸甲苯二苯酯、 丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯，以及磷酸三(2氯乙 ) 酯、磷酸三 (2- 氯丙酯 ) 、磷酸三 (2 ， 3- 二 氯丙)等。
塑料的阻燃有以下几种途径
• (1) 提高聚合物本身 • 在聚乙烯结构中引入 的耐热性和耐燃烧性 氯，即由聚乙烯制备 成为氯化聚乙烯 • (2) 添加阻燃剂。 • 低发烟量的阻燃剂主 • (3) 降低发烟量 要是金属氧化物的水 • (4) 减少有害气体 合物，其中以氢氧化 铝居多。氢氧化铝与 氢氧化镁并用，可使 聚乙烯的发烟量降低
第二阶段：聚乙烯的热降解过程
• 在这一过程中，聚乙烯吸收一定的热量， 当吸收的热量以克服聚乙烯分子内原子 间键合能时，聚乙烯开始降解或热解。 一般热降解反应是按自由基链式反应方 式进行的，氧的存在是不可缺少的条件， 其结果得到气相或固相产物，如聚乙烯 单体、易燃烃类等，而固相碳质残余物 可能是交联反应的产物。
磷系阻燃剂
• 卤系阻燃剂与磷系阻燃剂、金属氧化物 阻燃剂协效剂和自由基引发剂(如过氧化 二异丙苯等)具有理想的协同效应。 • 在卤/磷阻燃体系中，卤系发挥气相阻燃 效果，磷系则显示固相阻燃效果，这样 形成了一个完整的气、固相阻燃系统， 提高了两种不同类型阻燃剂单独使用时 的阻燃效能。
协同效应
• 许多金属氧化物，如Sb2O3、SnO2等，尽 管自身阻燃效果并不显著，但与卤系阻 燃剂配合却能起到协效剂的作用。其中， 卤/锑阻燃体系的应用最为普遍。此外， 卤系阻燃剂中配合适量的过氧化物引发 剂有助于卤自由基X•的产生，因此可以 提高其阻燃效果
塑料燃烧的危害
• 某些阻燃剂可吸收塑料在燃烧时产生的 对人体有害的气体。 • 聚乙烯是一种易燃塑料，在成型加工过 程中，必须考虑阻燃问题。
阻燃改性的目的
•降低材料的着火性 •减慢火焰传播速度 •抑制燃烧时的发烟量
在不影响制品的加工和应用性能前提下进 行的，而利用阻燃剂改性不失为迄今塑料 阻燃技术中的通行而有效的方法。
硼类无机阻燃剂
• 硼类无机阻燃剂是一类多功能阻燃剂， 主要包括： • 硼酸锌、硼酸铵、偏硼酸钡等。 • 硼酸锌(化学组成为2ZnO•3B2O3•3.5H2O) 产量和用量最大。
硼酸锌具有如下应用特征
• (1) 脱水温度高达290℃，在聚合物的加工温度 下保持稳定 • (2) 不含游离ZnO,对含卤聚合物的热稳定性影 响小； • (3) 抑烟和抑制余烬燃烧效果高 • (4) 折光率与聚合物相近，对制品的透明度无 明显影响； • (5) 不降低制品电绝缘性，耐电弧性显著 • (6) 与氧化锑相比，有害性低
• 即氢氧化铝在塑料中受热分解成氧化物 和水，并且同时吸收一定的能量，达到 降温的目的。
稀释机理
• 多数阻燃剂在燃烧温度下都能释放出诸如水及 二氧化碳、氨气、氮气、卤化氢气体等，这些 气体组分在气相中冲淡了可燃性气体的氧浓度， 使之降到着火极限以下，起到气相阻燃作用。 • 无机类阻燃剂不挥发、填充量大，一定程度上 可稀释固相中中燃烧物质的浓度，从而提高了 制品的难燃性。 • 如按照冷却机理阻燃的Al(OH)3，在分解时放 出的水蒸气也可以起到稀释作用。