膨脹型阻燃劑

膨脹型阻燃劑

膨脹型阻燃劑(IFR)是一種環保的綠色阻燃劑,不含鹵素,也不採用氧化銻為協同劑,其體系自身具有協同作用。含膨脹型阻燃劑的塑膠在燃燒時表面會生成炭質泡沫層,起到隔熱、隔氧、抑煙、防滴等功效,具有優良的阻燃性能,且低煙、低毒、無腐蝕性氣體產生,符合未來阻燃劑的研究開發方向,已經成為國內外最為活躍的阻燃劑研究領域之一。

基本要素

膨脹型阻燃劑有三個基本要素。即酸源、炭源和氣源。酸源又稱脫水劑或炭化促進劑,一般是無機酸或燃燒中能原位生成酸的化合物,如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等;炭源也叫成炭劑,它是形成泡沫炭化層的基礎,主要是一些含碳量高的多羥基化合物,如澱粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛樹脂等;氣源也叫發泡源,是含氮化合物,如尿素、三聚氰胺、聚醯胺等。三組分中,酸源最為主要,比例最大,且阻燃元素含於酸源中,所以酸源是真正意義上的阻燃劑,碳源和發泡劑則是協效劑。

阻燃機理

IFR的阻燃作用主要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭層,它是一個多相系統,含有固體和液體和氣態產物。炭層阻燃性質主要體現在:使熱難於穿透凝聚相,阻止氧氣進入燃燒區域,阻止降解生成的氣態或液態產物溢出材料表面。焦碳層形成過程為:在150℃左右,酸源產生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸;在稍高的溫度下,酸與碳源進行酯化反應,而體系中的胺基則作為酯化反應的催化劑,加速反應;體系在酯化反應前和酯化過程中熔融,反應過程中產生的不燃性氣體使已處於熔融狀態的體系膨脹發泡,與此同時,多元醇和酯脫水碳化,形成無機物及碳殘餘物,體系進一步發泡;反應接近完成時,體系膠化和固化,最後形成多孔泡沫炭層。

套用及發展方向

膨脹型阻燃劑套用於纖維和織物主要通過兩種方式,一是將阻燃劑配製成整理液,通過塗布等方式整理到織物表面,天然纖維大多採用此方法;二是將膨脹型阻燃劑作為一種共聚單體加入到聚合物中,大多用於合成纖維的阻燃。

合成一種具酸源、炭源和氣源三位一體的膨脹型阻燃劑是當今阻燃研究的一個熱點。此外,提高膨脹型阻燃劑的熱穩定性,滿足聚合物高溫加工的需要,也是膨脹型阻燃劑今後的發展方向。

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