第四章高分子介绍.ppt

5.8 阻燃剂 一.概述 随着合成材料工业的发展，大量合成树脂用于建筑、交通、电器、航空、日用生活品等领域以后，由于有机树脂类化合物是可燃的，因而人们逐渐对材料的阻燃问题提出了越来越迫切的要求。采用阻燃剂的目的是使可燃性材料称为难燃性。 1、 阻燃剂的发展史 早在公元前83年，Claudius年鉴记载．在希腊港Pracus的围攻中所使用的本质碉堡用矾溶液(铁和铝的硫酸复盐)处理,目的是防燃，这是阻燃技术在实践中的首次使用。 1735年，Wyld发表了一篇英国专利，用明矾、硼砂、硫酸亚铁混合物使纤维纺织品和纸浆等阻燃，这是关于阻燃剂的第一篇专利。 1820年，盖—吕萨克受法国国王路易十八的委托，为保护巴黎剧院幕布而研制阻燃剂，他发现磷酸铵、氯化铵、硼砂等无机化合物对纤维的阻燃非常有效，他还发现上述某些化合物的混合体系可提高阻燃性，他是最早对织物阻燃进行系统研究的科学家。 2、阻燃剂的概念 能够增加材料耐燃性的物质叫阻燃剂，是提高可燃性材料难燃性的一类助剂。 3. 阻燃剂的分类 （1）按化合物的种类分类 阻 燃 剂 有 机 阻 燃 剂 无 机 阻 燃 剂 磷 系 磷+ 氮系 磷+ 卤素系 氮 系 卤 素 系 其 它 硼化合物 三氧化二锑 氢氧化铝 其它 二. 聚合物的燃烧和阻燃剂的作用机理 1. 聚合物的燃烧 燃烧的三要素：物质具有可燃性、温度达到着火点、和氧气接触。 燃烧过程： (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 橡胶的燃烧 2. 聚合物燃烧性 燃烧速度 氧指数 燃烧速度是指试样单位时间内燃烧的长度，燃烧速度是用水平燃烧法和垂直燃烧法等来测得。 氧指数是指试样像蜡烛状持续燃烧时．在氮—氧混合气流中所必须的最低氧含量。 氧指数(OI)可按下式求出： 氧指数愈高．表示材料燃烧愈难。 以氧指数0.21 为可燃性和不可燃性的分类标准。 （1）保护膜机理（盖层理论） 玻璃状薄膜 隔热焦炭层 3. 阻燃剂的阻燃机理 （2）不燃性气体机理(稀释作用) （3） 冷却机理（吸热效应） （4）终止链锁反应机理（抑制效应） （5）协同作用 （6）转移作用 阻燃剂的分解产物易与活性游离基作用，降低某些游离基的浓度，使作为燃烧支柱的链锁反应不能顺利进行。 阻燃剂的复配是利用阻燃剂之间的相互作用，从而提高阻燃效能，称为协同作用体系。常用的协同作用体系有锑一卤体系，磷一卤体系，磷一氮体系。 阻燃剂的存在改变了聚合物的热分解模式，使其直接热解生成炭。 三. 阻燃剂的主要品种 1. 溴系阻燃剂 阻燃机理： 溴系阻燃剂的C-Br键的键能较低，大部分溴系阻燃剂在200℃～300℃下会分解，此温度范围正好也是常用聚合物的分解温度范围，所以在高聚物分解时，溴系阻燃剂也开始进行分解，并能捕捉高分子材料降解反应生成的自由基，从而延缓或终止燃烧的链反应，同时释放出的HBr本身是一种难燃气体，这种气体密度大，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用，也能抑制材料的燃烧。这类阻燃剂还能与其它一些化合物(如三氧化二锑)复配使用，通过协同效应使阻燃效果明显得到提高。 优点：耐热性好、不喷霜等优点。 缺点：降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性，,燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体。 2. 磷系阻燃剂 阻燃机理：有机磷化物分解为磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等，磷酸可形成非燃性液膜；偏磷酸、聚偏磷酸为强酸性，可使碳化物凝成保护性隔离膜。 优点： 对光稳定性或光稳定剂作用的影响较小；加工中腐蚀性很小；燃烧中腐蚀性很小；有阻碍复燃的作用；极少或不增加阻燃材料的质量。 缺点： 燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体。 3. 磷-氮系阻燃剂 阻燃机理：磷-氮系阻燃剂又称膨胀型阻燃剂，它含有这类阻燃剂的高聚物受热时，表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟的作用，并防止产生熔滴现象，故具有良好的阻燃性能。 优点： 磷-氮系阻燃剂具有无卤、低烟、低毒的优点，可应用于聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中。 4. 无机阻燃剂（如三氧化二锑） 阻燃机理：脱水炭化作用，或吸热分解形成固相复盖层，隔离表面空气，阻止火焰继续燃烧并能发挥消烟的作用。 优缺点： 具有无毒、无腐蚀、稳定性好、不挥发、高温下不产生有毒气体的优点，且价格低廉,来源广泛。但作为阻燃剂，它也有填充量大。 四、阻燃新技术 1、结炭技术 高聚物燃烧时，在凝聚相产生结炭就能达到阻燃的