阻燃劑的成分構(gòu)成及阻燃機(jī)理

    阻燃劑的種類(lèi)有很多，按成分大體可以分成有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑兩類(lèi)。其中有機(jī)阻燃劑包括鹵系阻燃劑、磷-氮型阻燃劑、有機(jī)磷系阻燃劑、有機(jī)硅系阻燃劑等。我們就阻燃劑的阻燃機(jī)理選取幾類(lèi)進(jìn)行介紹。

    鹵系阻燃劑是有機(jī)阻燃劑中一個(gè)重要成員，它的主要成分是鹵素有機(jī)物。在高溫條件下高分子降解產(chǎn)生的自由基是維持有機(jī)物燃燒的因素，而鹵系阻燃劑在受熱分解時(shí)產(chǎn)生的鹵化氫（HX）氣體可以捕捉自由基，從而達(dá)到阻止火焰擴(kuò)散的目的。此外，鹵化氫本身不能燃燒而且密度比空氣大，在高分子材料表面形成一層氣體屏障，阻隔高分子材料與氧氣的接觸。

    磷-氮型阻燃劑以磷、氮為主要元素。這類(lèi)阻燃劑又稱為膨脹型阻燃劑，原因是這類(lèi)阻燃劑在受熱時(shí)，表面能夠生產(chǎn)一層均勻的碳質(zhì)泡沫層，起到隔離熱、氧的作用。膨脹型阻燃體系一般由酸源(脫水劑)，碳源(成炭劑)和氣源(氮源、發(fā)泡源)三個(gè)部分組成。受熱后，由酸源放出能酯化多元醇和可作為脫水劑的無(wú)機(jī)酸； 溫度進(jìn)一步升高，無(wú)機(jī)酸與多元醇(碳源)發(fā)生反應(yīng)生成酯類(lèi)，并且處于粘稠的熔融狀態(tài)。反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡，與此同時(shí)，多元醇和酯脫水炭化，形成無(wú)機(jī)物及炭殘留物，隨著溫度升高和反應(yīng)的進(jìn)行，體系膠化和固化，最后形成多孔的碳質(zhì)泡沫層。

    無(wú)機(jī)阻燃劑主要有可膨脹石墨、氫氧化物、紅磷或聚磷酸鹽等，一般情況下是幾種不同無(wú)機(jī)物混合使用。在高溫下，膨脹石墨迅速膨脹，該高聚物表面形成堅(jiān)韌的碳層，可以將可燃物與熱源隔開(kāi)；氫氧化物受熱吸收大量熱量而放出水蒸氣，稀釋可燃?xì)怏w，同時(shí)生成耐火金屬氧化物；紅磷或聚磷酸鹽燃燒生成聚偏磷酸玻璃體，可以覆蓋在燃燒體表面形成保護(hù)膜，同時(shí)形成的磷酸有很強(qiáng)的脫水性，可以將聚合物碳化形成碳隔離層。

    綜上可以發(fā)現(xiàn)，阻燃劑的作用可以歸納為（1）吸收燃燒所放出的熱量，（2）釋放不能燃燒氣體，稀釋、隔離可燃和助燃?xì)怏w，（3）生產(chǎn)與有機(jī)物自由基其反應(yīng)的成分，（4）形成固體隔離層。