PVC配方设计之阻燃剂知识大全

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低烟无卤配方

低烟无卤配方

低烟低卤PVC电缆料的配方设计摘要:介绍阻燃低烟低卤聚氯乙烯(PVC)电缆料的研制,通过改变氢氧化铝( AL(0H)3,)、三氧化二锑(Sb203)、硼酸锌(2ZnO·3B203·5H2O)等的用量,观察PVC电缆料的阻燃效果和发烟量的变化,并综合其力学性能和电性能的变化情况,最终确定阻燃剂的最佳组合及最佳配比。

关键词:PVC电缆料,阻燃,低烟低卤阻燃电缆按其燃烧时产生的卤素气体释放量和发烟量可分为一般阻燃电缆、低卤型阻燃电缆、低卤低烟型电缆和无卤低烟型电缆。

低卤低烟型电缆在燃烧时产生的腐蚀性气体较少,发烟量也极小,在火灾事故中可以将由电缆燃烧引起的灾害和损失降低到最低限度,即解决了电缆燃烧时造成的“二次灾害”。

目前,在发达国家一些重要场所所用的电缆正逐步趋向于低烟低卤和无卤低烟型发展,如:地铁、机场、高层建筑和核电站等。

我国电线电缆业也把无卤低烟型电缆列入“九五”重点开发的电线电缆品种。

本文主要是研究PVC电缆料的低烟低卤配方设计。

1 实验部分 1.1 原料PVC(S一1000),齐鲁石化公司氯碱厂;邻苯二甲酸二辛酯(DOP),工业级,济南裕兴化工总厂;对苯二甲酸二辛酯(DOTP),工业级,市售;氯化石蜡(含氯70%)市售;A1(OH)3(1200目),山东铝厂;Sb203,市售;轻质CaCO3,淄博双丰集团;PbSt2青岛红星化工集团;硼酸锌,市售。

1.2 试验设备及型号高速混合机,GH一10A型,北京塑料机械厂;双辊炼塑机,SK一160B型,海橡胶机械厂;平板硫化机,QLB—D型,青岛化工学院机械厂;拉力试验机,LI一1000型,广州材料试验机厂;邵氏硬度计,XHL型,上海六中量仪厂;氧指数测定仪,HC一2型,南京江宁仪器厂;体积电阻计,ZC一36型,上海第六电表厂。

1.3 工艺流程及工艺条件 1.3.1 工艺流程1.3.2 工艺条件(1)配料,各种物料所占的比例是质量份数。

PVC共混阻燃材料部分资料

PVC共混阻燃材料部分资料

PVC共混阻燃材料部分资料1二元共混阻燃材料1.1PVC/CPE一般采用氯质量分数为0.3~0.4的非结晶或微晶橡胶类CPE与PVC共混制备阻燃材料。

为制得阻燃性能好且柔软的CPE/PVC共混材料,一般将阻燃剂、阻燃协效剂和阻燃型增塑剂配合使用。

NaseemH[1]制备PVC/CPE阻燃电缆材料所用配方为:PVC/CPE100,异癸基联苯磷酸酯11,溴化芳香酯类增塑剂18,邻苯二甲酸酯类增塑剂6,偏苯三酸三(正辛正癸)酯15,氢氧化铝25,钼酸锌20,煅烧硅酸铝20,三氧化二锑3,其它适量。

其中,异癸基联苯磷酸酯和溴化芳香酯类增塑剂是阻燃型增塑剂。

该材料的氧指数达到41.3,明燃时的烟密度为260,阴燃时为290。

ElcikRG[2]采用阻燃型磷酸酯类增塑剂与阻燃剂氢氧化镁、硼酸锌和三氧化二锑配合制备了PVC/CPE防火膜材料,该材料不仅阻燃抑烟性能好,而且耐蒸汽渗透性能优良。

然而,这两种材料的耐低温性能及在较高剪切速率下的热稳定性不理想。

WilliamCA等[3]采用多种增塑剂、热稳定剂、阻燃剂和阻燃抑烟协效剂配合制备了加工性能和物理性能好,阻燃抑烟、绝缘、耐低温和热稳定性能优良的低成本PVC/CPE电缆材料,并用氧指数法、锥形量热计法、烟密度法、楔形剪切强度法、动态热力学分析法等研究了材料性能的影响因素。

钼化合物与含硫聚合物[多硫化物、聚亚苯基硫醚和氯磺化聚乙烯(CSM)等]配合使用对提高PVC/CPE共混材料的阻燃抑烟性能有协同作用[4],共混材料中含硫聚合物和钼质量分数分别控制为0.03~0.06和0.005~0.02。

加入CSM和三氧化钼后,PVC/CPE共混材料氧指数增大6.0左右。

CSM中氯含量越大,越有利于提高材料的阻燃性。

1.2PVC/CPVCCPVC是PVC氯化反应的产物,其氯质量分数一般为0.62~0.72。

CPVC具有强度和熔融温度高、耐化学腐蚀和自熄阻燃性能好、燃烧时生成的有毒烟气量小的特点。

pvc配方设计基础知识

pvc配方设计基础知识

【乳胶网- 配方设计】纯的聚氯乙烯(PVC)树脂属于一类强极性聚合物,其分子间作用力较大,从而导致了P VC软化温度和熔融温度较高,一般需要160~210℃才能加工。

另外PVC分子内含有的取代氯基容易导致PVC树脂脱氯化氢反应,从而引起PVC的降解反应,所以PVC对热极不稳定,温度升高会大大促进PVC脱HCL反应,纯PVC在120℃时就开始脱HCL反应,从而导致了PVC降解。

鉴于上述两个方面的缺陷,PVC在加工中需要加入助剂,以便能够制得各种满足人们需要的软、硬、透明、电绝缘良好、发泡等制品。

在选择助剂的品种和用量时,必须全面考虑各方面的因素,如物理—化学性能、流动性能、成型性能,最终确立理想的配方。

另外,根据不同的用途和加工途径,我们也需要对树脂的型号做出选择。

不同型号的PVC树脂和各种助剂的配搭组合方式,就是我们常说的PVC配方设计了。

那具体怎样进行具体的配方设计呢?下面将通过对各原辅料的选择加以阐述的方式加以说明,希望能对大家有所裨益。

分三个工段1、乙炔的制作:桶装或袋装电石经过破碎机破碎后,由皮带机送到电石大贮斗内,再从电石大贮斗放入加料斗,经计量后借电石吊斗、电动葫芦、电磁振动器连续加入乙炔发生器。

电石水解产生的粗乙炔气由乙炔发生器顶部逸出,经喷淋预冷器、正水封进入冷却塔和乙炔气柜。

来自发生器经冷却后的乙炔气,进入乙炔压缩机加压,然后经清净塔除去粗乙炔气中的PH3、H2S等杂质,再经中和塔、冷凝器等除去酸和水分。

精制后的精乙炔气送往氯乙烯合成转化工序。

2、氯乙烯的合成:HCL—→HCL缓冲罐—→HCL预冷器+乙炔沙封—→混合器—→石墨冷却器—→多孔过滤器—→预热器—→转化器→除汞器—→冷却器—→水洗组合塔—→碱洗塔—→汽水分离器—→机前冷却器—→单压机—→机后冷却器—→全凝器——→水分离器—→低塔加料槽—→低沸塔—→高沸塔—→成品冷却器—→单体贮槽3、聚合C2H3CL+H2O+引发剂+其他—→聚合釜—→料浆排放槽—→料浆槽—→料浆贮槽—→料浆进料泵—→节能器—→气提塔—→出料泵—→节能器—→干燥器—→离心料浆槽—→进料泵—→离心机—→上下搅拢—→气液干燥铜—→旋风干燥床—→一级旋风分离器—→①二级旋风分离器—→抽风机②旋振筛—→中间料仓—→大料仓—→自动包装线—→销售。

PVC专用硅系阻燃剂

PVC专用硅系阻燃剂

PVC专用硅系阻燃剂
HX-001 的应用与推广
主要成分:硅酸盐
性状:本产品为白色粉末,白度>98%、平均粒径1.1um、烧失量<5,具有高白度、高细度、高纯度等特点、比表面积大,具有超细粒子的表面效应、体积效应、无皮肤刺激、无味、无腐蚀性。

适用范围:适用于PVC。

用途:HX-001可与卤素并用,也可作为锑的辅助剂,分解温度340℃。

由于该产品经过了特殊的表面处理,大大改善了与塑料的相容性和粘接力,降粘效果大,可增加填充量,提高补强性;与Sb2O3复合,可大幅降低Sb2O3的用量,力学性能保持率>90%以上。

阻燃机理:本产品在高聚物燃烧过程中能起到酸催化作用,使体系部分交联反应和炭化,从而形成炭焦保护层,阻止挥发性分解物外逸,产生屏蔽作用。

同时也能与卤素阻燃剂与Sb2O3反应过程中所产生的氧卤化锑的分解温度降低,从而达到协助阻燃的目的。

特点:
1.本产品的耐高温性能优良,在400℃以内,热失重仅为0.5,热稳定性优异。

2.能够与Sb2O3配合,在达到同样的阻燃效果情况下,能减少40%-60%的Sb2O3用量,起到节省成本的目的。

3.添加本产品3%以下,能显著提高产品的流动性,从而提高制品的尺寸稳定性和制品表面光洁度。

4.能够帮助制品在高温、高湿情况下有效维持产品的机械性能和电性能。

废旧塑料PVC造粒的配方

废旧塑料PVC造粒的配方

废旧塑料PVC造粒的配方由于聚氯乙烯制品使用过程中降解程度较大,再次高温加工时,其降解更严重,因此,一般的再生聚氯乙烯在造粒时都要添加一些热稳定剂,这样可以大大提高再生颗粒的各项指标。

(1)鞋底料的配方:配方1:废软质聚氯 100公斤阻燃剂、着色剂 2公斤石油酯类 15公斤 (如:三线油、二线油、二辛酯等)硬脂酸钡 1公斤炭 黑 0.1公斤配方2:废鞋底料(指聚氯乙烯鞋底) 100公斤二辛脂 6公斤硬酯酸钡 1公斤硬酯酸钙 1.5公斤氯化石蜡 1公斤以上助剂的作用及符号:阻燃剂、着色剂、三氯化二铁:Fe2o3硬酯酸钡、硬酯酸镉、锌、钙等均为常用的金属皂类稳定剂,润滑剂:硬酯酸钡: BaSt硬酯酸镉: CdSt硬酯酸锌: ZnSt硬酯酸钙: CaSt氯化石腊:常用含氯量为42%和52%的,优点是挥发性低、不燃烧、价格低、起增塑作用,也就是提高塑料的技术指标。

PCL(氯化石蜡)-50(含氯量的多少): 指含氯量为50%的氯化石蜡。

2、废聚氯乙烯薄膜料制再生膜料配方:废聚氯乙烯膜料 100公斤增塑剂(二辛酯) 5-15公斤 如:二辛酯、二厂酯、此类成本偏高,亦可改用二线油、三线油等,成本低的油酯据实际情况而定)稳定剂(三盐) 约3公斤 (如:三盐、二盐、硬酯酸钡、镉、锌、钙等可同时使用,亦可单独使用)润滑剂(硬酯酸钡) 1公斤 (如:氯化石蜡或硬酯酸钡、隔、锌、钙等)说明:稳定剂与润滑剂不可同时使用一种助剂,就是说,如硬酯酸钡作稳定剂时,润滑剂则应是氯化石蜡或石蜡。

如果想略改一下其塑料的性能,也可用下的方法简单提高塑料的某种性能:废料:100公斤,加入二辛酯2公斤,可提高其柔软度。

软质PVC用阻燃剂

软质PVC用阻燃剂

软质PVC用阻燃剂【摘要】主要综述了软质聚氯乙烯(PVC)常用的阻燃剂体系,重点介绍了阻燃增塑剂、金属化合物阻燃剂、无机物单质阻燃剂、无机添料阻燃剂、含卤聚合物阻燃剂及有机化合物阻燃剂在软质聚氯乙烯中的使用情况,并对其发展前景做了展望。

【关键词】软质聚氯乙烯;阻燃剂;阻燃增塑剂;金属氧化物;无机添料0.引言聚氯乙烯(PVC)制品可分为硬质和软质两大类,硬质PVC的含氯量达56%,其氧指数大于45,因此硬质PVC只有在极个别的情况下才需要进一步阻燃。

但是软质PVC中加入65份(以100份PVC计,下同)易燃的酯类增塑剂(如邻苯二甲酸二辛酯),其含氯量可降至36%,氧指数可低至22,达不到阻燃要求。

同时,软质PVC由于硬度小,可以在一定的场合替代橡胶,所以广泛地应用于建筑、汽车、电缆等有阻燃性要求的行业,因此软质PVC的阻燃是必要的。

目前,用于阻燃软质PVC的阻燃剂有很多,包括磷酸酯、氯化石蜡、三氧化二锑、氢氧化镁、硼酸锌等。

下面介绍一下软质PVC常用阻燃剂的使用情况。

1.阻燃增塑剂1.1(多)磷酸酯类阻燃增塑剂(多)磷酸酯类作为阻燃剂在聚合物阻燃应用中占据了重要的地位。

对于软质PVC的阻燃增塑剂主要是各种芳基磷酸酯及芳基-烷基磷酸酯。

所有用作软质PVC 阻燃增塑剂的磷酸酯的磷含量相近,在7.8%~8.6%之间。

它们用于替代软质PVC中部分邻苯二甲酸酯和其他酯类增塑剂,可使制品的阻燃性提高,但其他性能恶化。

以磷酸酯阻燃的PVC点燃时间都较短,在10~20s之间,这是因为所含磷酸酯较易挥发,且在较低温度下发生热裂解之故[1]。

此外,K.S.Annakutty等研究了(多)磷酸酯对于软质PVC阻燃的效果[2]。

结果表明:PVC/邻苯二甲酸二丁酯(DBP)/低分子质量的磷酸酯(包括各种(多)磷酸酯,磷酸三乙酯TEP,磷酸三甲苯酯TCP)中有多磷存在,可以促进PVC的成炭,且成炭率随着其中磷含量的增加而增加。

环保PVC材料阻燃抑烟性的研究

环保PVC材料阻燃抑烟性的研究

环保PVC材料阻燃抑烟性的研究摘要:PVC是一种广泛应用的塑料材料,其应用领域包括建筑、汽车、电子等多个领域。

然而,在PVC材料的应用过程中,由于其易燃性和难以降解的特性,容易产生有害气体和对环境造成污染,对人类和自然环境的健康造成潜在威胁。

因此,提高PVC材料的阻燃抑烟性能成为其应用的关键所在。

同时,随着环境保护意识的不断提高,人们对PVC材料的环保性能提出了更高要求,环保PVC材料的研究和开发也成为当今塑料材料研究的热点之一。

因此,深入研究环保PVC材料的阻燃抑烟性能及其提高方法,具有促进环境保护和可持续发展的重要意义。

本文旨在探讨环保PVC材料阻燃抑烟性能的研究。

文章首先介绍了PVC材料的化学结构和热分解机理,分析了其燃烧特点。

随后,综述了常用的阻燃剂种类及其作用机理。

文章还探讨了PVC材料表面处理对阻燃抑烟性能的影响,并讨论了PVC材料阻燃抑烟性能提高的发展方向,包括新型阻燃剂的研发和应用以及非化学方法提高其性能。

本文旨在为环保PVC材料的应用提供理论基础和技术支持。

关键词:PVC材料;阻燃;抑烟;化学结构1 前言PVC是一种广泛应用的塑料材料,其应用领域包括建筑、汽车、电子等多个领域。

然而,在PVC材料的应用过程中,由于其易燃性和难以降解的特性,容易产生有害气体和对环境造成污染,对人类和自然环境的健康造成潜在威胁。

因此,提高PVC材料的阻燃抑烟性能成为其应用的关键所在。

具有良好的阻燃抑烟性能的PVC材料能够有效地降低火灾事故的发生率,减少烟气对人体的危害,同时也对环境保护具有重要意义。

因此,深入研究PVC材料的阻燃抑烟性能及其提高方法具有重要意义。

2 PVC材料的化学结构和热分解机理2.1PVC的基本化学结构PVC(聚氯乙烯)是一种热塑性聚合物,是由氯乙烯单体聚合而成的。

PVC的基本化学结构由长链的碳氢骨架和其中的氯原子组成,其结构式为 [-CH2-CH(Cl)-]n。

其中,氯原子的引入使PVC具有较好的耐候性、化学稳定性和抗紫外线性能。

PVC改性配方设计

PVC改性配方设计

PVC改性配方设计1.PVC基础材料PVC基础材料是PVC改性配方的主要成分,它应具有良好的熔体流动性、物理性能和机械强度。

PVC基础材料的选择应基于所需的最终应用和性能要求。

2.填充剂填充剂是PVC改性配方中添加的一种常用材料。

填充剂可以增加PVC的强度、硬度和耐磨性,并减少成本。

常见的填充剂有无定形二氧化硅、碳酸钙等。

3.增塑剂增塑剂是PVC改性中最常用的配方成分之一、增塑剂可以增加PVC的韧性和柔软性,改善其加工性能。

常见的增塑剂有邻苯二甲酸酯(phthalate)、环六酯等。

4.热稳定剂热稳定剂是PVC改性中添加的一种常用配方成分,用于提高PVC的热稳定性。

热稳定剂可以减少PVC在高温下的分解和降解。

常见的热稳定剂有有机锡、酯等。

5.硬化剂硬化剂是PVC改性中的一种重要配方成分。

硬化剂可以增加PVC的硬度和强度,改善其力学性能。

常见的硬化剂有氯化钙、氯化锌、硅酸钠等。

6.阻燃剂阻燃剂是PVC改性中添加的一种常见配方成分。

阻燃剂可以使PVC具有良好的耐火性能,减少火灾风险。

常见的阻燃剂有溴化阻燃剂、磷酸阻燃剂等。

7.其他添加剂除了上述常见的配方成分外,还可以根据特定需要添加其他添加剂。

例如,抗氧剂、抗静电剂、抗紫外线剂等。

在进行PVC改性配方设计时,需要根据最终产品的应用和性能要求选择合适的配方成分及其比例。

一般来说,PVC改性配方的设计应综合考虑以下因素:1.性能要求:根据最终产品的应用要求,确定所需的力学性能、热稳定性、耐磨性等指标。

2.经济性:合理控制配方成本,选择成本适中的添加剂,并保持良好的性价比。

3.工艺性能:根据产品的加工工艺,选择具有良好加工性能的添加剂,以确保产品的成型质量和生产效率。

4.环境友好性:选择环保型添加剂以减少对环境的影响。

需要指出的是,不同的PVC改性配方设计会因应用领域、材料要求等而有所不同。

因此,在设计具体的PVC改性配方时,要结合具体情况进行调整和优化。

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PVC配方设计之阻燃剂知识大全第一节概述大多数高分子材料,无论中天然的,还是合成的,遇火都会燃烧.阻燃剂就是一类能够防止材料被引燃或者抑制火焰传播的助剂.阻燃剂主要用于合成高分子材料或天然高分子材料的阻燃.在高分子材料中加工入阻燃剂﹐能够减少高分子材料的可燃性﹐能使高分子材料接触火焰时﹐燃烧迅速变慢﹐离开火源后能较快的自熄。

注意﹐含有阻燃剂的材料并不能成为不燃材料﹐它们只能减少火灾危险﹐而不能消除火灾危险。

对阻燃剂的要求是多方面的。

人们希望阻燃剂能在用量很低的情况下具有持久的阻燃作用﹔希望阻燃剂无毒﹐不会在燃烧时生成有毒气体和浓烟﹔希望阻燃剂具有较高的热稳定性﹐在遇火情况下不会分解或者挥发﹔希望基础树脂的力学性能和物理性能不会由于阻燃剂的使用而损失或降低。

应在材料的阻燃性及其它性能之间寻求最佳的性/价比(effect ratio /cost)﹐而不能过多地降低材料原有的良好性能为代价﹐来一味地满足阻燃性能过高的要求。

除此之外﹐在提高材料阻燃性的同时﹐应尽量减少材料的热分解或燃烧生成的有毒气体信发烟量。

在阻燃剂领域﹐阻燃和抑烟是相辅相成的。

阻燃剂主要是含磷﹑卤素﹑硼﹑锑﹑铅﹑钼等元素的有机物的无机物。

根据其使用方法﹐阻燃剂一般分为添加型和反应型两类。

添加型阻燃剂是在塑料加工过程中简单参加和混合在塑料中﹐主要用于热塑性塑料。

反应性阻燃剂是在聚合物合成过程中﹐作为一个组分参加反应﹐并键合到聚合物的分子链上﹐多用于热固性树脂。

有些反应型阻燃剂﹐也可在塑料的加工过程中添加。

按照化学结构﹐阻燃剂又可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两类。

无机阻燃剂包括铝﹑锑﹑锌﹑钼等金属氧化物﹑磷酸盐﹑硼酸盐﹑硫酸盐等﹔有机阻燃剂包括含卤脂肪烃和芳香烃﹑有机磷化合物﹑卤化有机磷化合物等。

阻燃剂按照起阻燃作用的主要元素还可分为卤素系阻燃剂﹑磷系阻燃剂以及铝﹑锑﹑硼﹑钼等金属氧化物阻燃剂﹔也可以按大的类别分为溴系﹑磷系﹑氯系和铝基﹑硼基﹑锑基阻燃剂等。

反应型阻燃剂与树脂起一定的化学反应﹐即阻燃剂与树脂之间有键的结合﹐因此反应型阻燃剂在树脂中比较稳定﹐它对火焰的抑制作用通常比添加型的持久﹐对材料的性能影响较小﹐但操作和加工工艺较为复杂。

而添加型阻燃剂只是与树脂物理混合﹐没有化学反应﹐使用量较大﹐操作也比较方便﹐因此成为一种广泛采用的阻燃剂体系。

第二节聚合物的燃烧与阻燃剂的作用机理一﹑聚合物的燃烧(一)聚合物的燃烧过程阻燃剂的燃烧是一个非常复杂的急剧氧化过程﹐从材料的吸热分解到剧烈的氧化发光发热﹐包括一系列的物理变化和化学变化。

聚合物在受到外部热源的作用时﹐首先被加热﹑进而降解﹑生成挥发性的可燃气体和其它热分解产物。

随着可燃性气体浓度的增大﹐当达到某一极限时聚合物开始燃烧。

这一燃烧模式中﹐聚合物在热源的作用下﹐首先分解产生可燃性气体﹐可燃性气体从固相扩散到气相﹐气相中可燃性气体与氧气反应而开始燃烧﹐燃烧产生的热量向聚合物表面国辐射并传至聚合物内部﹐聚合物由于热的作用继续分解﹐形成燃烧的循环过程。

因此阻燃也就是抑制这个燃烧的循环过程。

不同聚合物热分解生成的产物决定了聚合物燃烧的难易程度﹐因此不同的聚合物具有不同的燃烧性能。

同一聚合物由于加入不同的助剂其燃烧的难易程度也有变化﹐当PVC中加入增塑剂后制品往往变得容易燃烧﹐而加入阻燃剂则使制品难以燃烧。

阻燃的目的是为了提高制品的难燃程度﹐减少发生火灾的可能性而使制品变成不燃材料。

聚合物阻燃后虽然可以降低发生火灾的危险性﹐但不能完全消除火灾危险。

阻燃后的聚合物在大火中仍能猛烈燃烧。

(二)影响聚合物燃烧的主要因素1. 聚合物的热分解特性聚合物的热分解特性决定了聚合物的燃烧性能。

聚合物吸收足够的能量后开始分解﹐生成分子量比较小的可燃性气体﹑不燃性气体和炭化残渣。

不同的聚合物由于组成和化学结构不同﹐具有不同的热分解性能﹐即不同的热分解温度和不同的分解产物。

热分解温度高﹐说明聚合物的热稳定性好﹐需要供给较多的热量才能使其分解。

聚合物分解产物决定着聚合物引燃的难易程度﹐分解产物中含有可燃性气体越多越易燃烧。

2.燃烧温度和着火温度燃烧温度对聚合物的燃烧过程有着明显的影响﹐燃烧温度越高﹐聚合物燃烧的速度就越快﹐释放出的热量也越多。

实际上聚合物的燃烧速度还受氧气扩散速度的控制。

聚合物的着火温度对燃烧也起着至关重要的作用。

聚合物的燃烧依赖于热分解产生的可燃性气体﹐可燃性气体的着火温度受燃烧活化能的制约﹐因此可燃性气体的着火温度与其化学结构之间并不存在对应关系。

3.燃烧热聚合物的稳定燃烧主要依靠释放出的热量(燃烧热)来维持﹐若燃烧热向周围的散失大于燃烧释放出的热量﹐则一旦撤去热源﹐燃烧就难于维持下去﹐反之燃烧进一步加剧。

如果两者达到平衡则进入稳定燃烧状态。

4.氧气的浓度聚合物的燃烧需要有充足的氧气﹐否则燃烧就不能发生或难于维持稳定的燃烧﹐并产生大量未充分燃烧的烟尘。

不同分子结构的材料﹐燃烧时要求的氧气浓度也不同。

实际应用是﹐不少氧指数大于21的材料﹐在空气中燃烧而不能自熄。

因此通常讲的阻燃并具有自熄性的材料氧指数至少大于27。

(三)聚合物燃烧的发烟性聚合物燃烧时不仅释放出大量的热能﹐而且常常产生大量的渐尘及有毒气体。

烟雾中既有黑烟也有白烟﹐有的刺激性很大。

烟雾中含炭微粒越多﹐颜色越深﹔含HCL﹑*氢﹑氨等成分越多﹐刺激性越大。

抑制聚合物燃烧烟雾方法主要有物理方法和化学方法。

物理方法重要有隔热﹑降温﹑其实质是抑制聚合物的燃烧。

由于抑制燃烧便抑制了烟雾的产生﹔化学法则是采取添加“抑烟剂”的方法﹐根据其作用原理可分为吸咐型和反应型两种。

吸咐型使分解或燃烧生成的炭质或石墨状微粒不至扩散在空间形成烟雾。

反应型则通过催化分解或燃烧的反应模式﹐改变聚合物燃烧时的产物组成﹐从而达到抑制烟雾的目的。

碳酸钙﹑氢氧化镁﹑氢氧化铝等都具有抑烟作用。

碳酸钙的抑烟作用主要是捕捉烟雾中的氯化氢气体﹐使之生成稳定的氯化钙而残留于燃烧后的炭化层中。

(四)聚合物燃烧的毒性聚合物的燃烧是一个非常复杂的过程﹐燃烧产物随着聚合物的组成﹑燃烧条件﹑阻燃体系的不同而不同﹐燃烧过程随着外界因素的变化而变化。

故产生的毒性各种各样。

二﹑阻燃剂的作用机理阻燃剂的作用机理比较复杂﹐相同的阻燃剂在不同的聚合物中的阻燃机理有时也存在一定的差异。

阻燃机理的分类归纳起来有以下几种模式﹕1.抑制效应﹐捕获聚合物燃烧生成的活性自由基﹐从而抑制产生活性自由基的链锁反应﹐使燃烧减弱﹔2.链转移效应﹐改变聚合物材料的燃烧模式﹐抑制可燃性气体的产生﹔3.覆盖效应同﹐阻燃剂受热释放出的隋性气体在气相中隔绝可燃性气体与氧的接触﹐或者聚合物表面形成固态的炭层或液体的膜﹐阻止可燃性气体的逸出﹔4.稀释效应阻燃剂受热分解产生的不可燃性气体稀释氧和可燃性气体的浓度﹐使其达不到继续燃烧所必需的条件﹔5.吸热效应﹐阻燃剂受热分解吸收大量燃烧热﹐使聚合物材料温度上升困难。

(一)卤系阻燃剂阻燃机理单独使用卤系阻燃剂时﹐主要在气相中延缓或者阻止聚合物的燃烧。

卤系阻燃剂在高温下分解生成卤化氢﹐可作为自由基终止剂捕捉聚合物燃烧链式中的活性自由基OH.﹑O.﹑H.,生成活性较低的卤素自由基﹐从而减弱或终止气相燃烧中的链式反应达到阻燃的目的。

HX+H?→H2+X?HX+O?→OH+X?2H?+ZnMoO4→ZnO+Mo4+O2+H2O卤化氯还能稀释空气中的氧﹐覆盖于材料表面阻隔空气﹐使材料的燃烧速度降低。

卤系阻燃剂与氧化锑具有显著的协同作用。

卤化氢与氧化锑反应生成卤化锑﹐其是决定阻燃作用的关键因素。

卤化锑具有优异的阻燃作用表现如下﹕1.卤—氧化锑为分解为吸热反应﹐可降低聚合物的燃烧温度和分解速度﹔2. 卤化锑蒸气能较长时间停留在气相中﹐有效稀释可燃性气体。

同时覆盖在聚合物表面﹐可隔热﹑隔氧﹔3.液态及固态卤化锑微粒的表面效应可降低火焰能量﹔4.在火焰下层的固态或熔融态聚合物中﹐卤化锑能促进成炭反应﹐相对减缓聚合物分解生成可燃性气体的速度﹐同时生成的炭层又可将聚合物封闭﹐阻止可燃性气体逸出和进入燃烧区﹔5.三卤化锑在燃烧区可捕捉气相中维持燃烧链式反应的活性自由基﹐改变气相燃烧的反应模式﹐减少反应热而使火焰猝灭。

五溴苯与氧化锑的比例在(1—3)﹕1的范围内阻燃效果最好。

(二)磷系阻燃剂阻燃机理磷系阻燃剂阻燃的材料燃烧时可生成较多的焦炭﹐减少可燃性气体的生成量﹐使被阻燃材料的质量损失率大大降低﹐但燃烧时生成的烟量较大。

有机磷系阻燃剂可同时在凝聚相及气相中发挥阻燃作用﹐但以在凝聚相中为主。

有机磷系阻燃剂的阻燃机理随着其结构﹑聚合物类型及燃烧条件的不同也存在一定的差异。

有机磷系阻燃剂在高聚物受热被引燃时﹐首先分解生成磷酸﹐磷酸脱水生成偏磷酸﹐偏磷酸聚合生成聚偏磷酸﹐这类酸对含羟基聚合物的脱水成炭具有催化作用﹐加速了成炭过程。

成炭的结果是在材料表面形成石墨状的焦炭层﹐这种炭层难燃﹑隔热﹑隔氧﹐从而使传至材料表面的热量减少﹐热分解缓慢﹔其次羟基聚合物的脱水系吸热反应﹐脱水形成的水蒸气又能稀释大气中的氧气及可燃性气体﹐有助于使燃烧中断﹔燃烧生成的聚偏磷酸可在材料表面形成一层覆盖于焦炭层的液膜﹐降低焦炭层的透气性并保护焦炭层不被继续氧化﹐也有利于提高材料的阻燃性。

有机磷系阻燃剂的凝聚相阻燃机理基本是基于羟基聚合物的﹐故有机磷系阻燃剂在环氧树脂﹑聚氨酯中阻燃作用较大﹐而对不含有羟基的聚合物作用较小。

磷系阻燃剂与卤系阻燃剂有协同作用﹐并且依赖于聚合物的类型。

(三)膨胀型阻燃剂阻燃机理膨胀型阻燃剂克服了传统阻燃技朮的缺点﹐具有高阻燃﹑低烟﹑低毒﹑无腐蚀性气体产生﹑无熔滴行为等特点。

膨胀型阻燃剂通过形成多孔泡沫炭层在凝聚相起阻燃作用﹐炭层经以下几步形成﹕1.在较低温度(150oC左右﹐具体取决于酸源和其它组分的性质)下﹐由酸源放出能酯化多元醇和作为脱水剂的有机酸﹔2.在稍高温度下﹐无机酸与多元醇(碳源)进行酯化反应﹐而体系中的胺则作为酯化反应的催化剂﹐使酯化反应加速进行﹔3.体系在酯化反一色前或酯化过程中熔化﹔4.反应过程中产生的水蒸气和由气源产生的不燃性气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡﹐同时﹐多元醇和酯继续脱水炭化﹐形成无机物及炭残余物﹐使体系进一步膨胀发泡﹔5.反应接近完成时﹐体系胶化的固化﹐最后形成多孔泡沫炭层。

(四)无机阻燃剂的阻燃机理氢氧化铝与氢氧化镁在高温下通过分解吸收大量的热量﹐生成的水蒸气可以稀释空气中的氧气浓度﹐从而延缓聚合物的热降解速度﹐减慢或抑制聚合物的燃烧﹐促进炭化﹑抑制烟雾的形成。

2Al(OH)3→Al2O3+3H2OMg(OH)2→MgO+H2O根据这一原理﹐选择金属氢氧化物时﹐其分解温度和吸热量是两项重要的指标。

碳酸钙虽然也有较高的吸热量﹐由于其分解温度比聚合物的分解出很多﹐故不能做阻燃剂用。

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