第四章精细化工工艺.pptx

高 分 子 阻 燃 剂;目 录;1. 阻燃剂的背景;1.1 在燃烧过程中非阻燃性过程中非阻燃性聚合物主要起三方面的破坏作用;1.2 为了消除火灾中聚合物造成的这些危害，主要在以下三个方面进行研究：;2. 定义及分类;;2.2 分类： 反应型：将阻燃剂和被阻燃物按一定方式和比例混合并发生化学反应，然后再配料加工成阻燃制品 添加型：阻燃剂和各种被阻燃物间不发生化学反应，仅仅是一种单纯的混和与分散过程，如粘合。 反应型比例越来越低，添加应用型比例越来越高，美国反应型仅占12%;根据形态，作为阻燃剂应满足以下四个基本条件： （1） 阻燃剂本身是不可燃或难燃物 （2）阻燃剂在聚合物中应有较好的分散性，不破坏或降低被阻燃物的机械物理性能，如纺织的撕裂强度、色泽、手感等，涂料的成膜性等 （3）阻燃剂本身及被阻燃物燃烧条件下不释放出有毒气体、无烟或少烟、无刺激性和腐蚀性 （4） 阻燃剂对热和光的稳定性大，不易挥发和渗出，不水解，阻燃性能持久 现实：同时满足所有基本条件的阻燃剂还不存在 努力满足越多越好 ; 有机型：反应型和添加型 无机型：大多为添加型 有机阻燃剂优点： （1）对制品的机械物理性能影响小（用量小） （2）阻燃效果持久 缺点： （1）成型时释放出有害气体污染环境 （2）燃烧时发出浓烟和毒气，能见度低，使人畜中毒，救护难 （3）来源不易，价格昂贵 （4）应用面窄，品种少 ; 无机阻燃剂优点： （1）毒性低，绝大多数无毒 （2）热稳定性好，不产生腐蚀性气体，公害少 （3）不挥发，不析出，有持久的阻燃效果 （4）发烟量低，有些还是较好的抑烟剂（如铝系等释放H2O与烟作用） （5）原料来源广，价格便宜 缺点: 混合,借助粘合剂作用,牢度影响等 ;无机阻燃剂按添加量大小分为：少量添加就起阻燃作用的阻燃剂和需大量填充才起作用的填充剂;3 燃烧过程和阻燃机理 3.1燃烧过程 是一种复杂的物理过程和化学过程同时进行的急剧氧化过程。;燃烧过程主要分为三个阶段： 第一阶段：热引发阶段 来自外部热源的热量被传给可燃物，使可燃物发生相态变化和化学变化 第二阶段：可燃物（聚合物）热降解阶段 为吸热反应过程，当外部热量足以克服聚合物分子内原子间键合能时，聚合物开始降解 第三阶段：引燃阶段 热降解产生的可燃气体与大气氧气充分混合，达到着火极限或受外界因素影响如火焰、火花、炽热余烬等刺激或环境温度足以使可燃气体自燃，都能引发聚合物燃烧。一部分燃烧产生热量辐射给聚合物吸收，使循环进行下去，即使移去热源等外因，燃烧过程仍继续进行; 燃烧过程用化学反应式：;3.2 阻燃机理 阻燃机理分为： 物理效应：冷却机理、稀释机理、隔离膜机理 化学效应：碳化机理、消除自由基机理（终止自由基链反应机理） 1）冷却机理 阻燃剂热分解时的吸热反应和生成不燃性气体的汽化，使燃烧体系温度降低，从而防止聚合物热降解，减少可燃气体挥发量，破坏持续燃烧条件，如氢氧化铝、氢氧化镁及硼酸类无机阻燃剂：;2）稀释机理 一些阻燃剂在燃烧温度下释放出诸如H2O，NH3，N2，HX等不燃性气体，稀释了可燃性气体，冲淡了空气中氧的浓度，使之降到着火极限以下，从而起到阻燃作用。 另外无机阻燃填充剂不挥发，填充量大，一定程度上稀释了固相中可燃物质浓度。 3）隔离膜机理 又分为固相隔离和气相隔离。 固相隔离:阻燃剂由于燃烧发生的物理或化学作用，在燃烧物体表面形成致密的保护膜，阻止了辐射传热过程，减少或阻止燃烧物被迅速加热、分解，如硼酸锌受热熔化形成玻璃态物质。 气相隔离：形成不燃性气体覆盖在燃烧物表面，使燃烧体系与空气隔离。如卤系阻燃剂形成HX覆盖。 ; 1）碳化机理 主要指对含氧有机物的阻燃作用，利用阻燃剂的热降解产物使燃烧物表面迅速脱水，炭化，由于该炭化物具有三维空间的致密结构不易形成火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，从而起到阻燃效果。如磷系阻燃剂在燃烧过程中形成脱水性强的聚磷酸，使燃烧物炭化 ;2）消除自由基（终止自由基链反应）机理 燃烧过程：;如卤系阻燃剂，燃烧时产生HX，HX与自由基发生反应： HX+?OH→H2O+?X HX+?O?→?OH +?X HX+?H→ H2+?X HX与燃烧产生的活泼自由基?OH和?H反应生成低能量的?X自由基和H2O，?X自由基与烃类反应再生成HX，如此循环起到了终止自由基链反应的作用，达到阻燃目的。 每种阻燃剂都是几种阻燃机