阻燃劑的種類有很多,按成分大體可以分成有機(jī)阻燃劑和無機(jī)阻燃劑兩類。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)理選取幾類進(jìn)行介紹。
鹵系阻燃劑是有機(jī)阻燃劑中一個重要成員,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。這類阻燃劑又稱為膨脹型阻燃劑,原因是這類阻燃劑在受熱時,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機(jī)酸; 溫度進(jìn)一步升高,無機(jī)酸與多元醇(碳源)發(fā)生反應(yīng)生成酯類,并且處于粘稠的熔融狀態(tài)。反應(yīng)過程中產(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,多元醇和酯脫水炭化,形成無機(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韌的碳層,可以將可燃物與熱源隔開;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。
國內(nèi)阻燃劑的品種和消費量還是以有機(jī)阻燃劑為主,無機(jī)阻燃劑生產(chǎn)和消費量還較少,但發(fā)展勢頭較好,市場潛力較大。阻燃劑中最常用的鹵系阻燃劑雖然具有其他阻燃劑系列無可比擬的高效性,但是它對環(huán)境和人的危害是不可忽視的。環(huán)保問題是助劑開發(fā)和應(yīng)用商關(guān)注的焦點,所以國內(nèi)外一直在調(diào)整阻燃劑的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),加大高效環(huán)保型阻燃劑的開發(fā)。無鹵、低煙、低毒阻燃劑一直是人們追求的目標(biāo),故人們對阻燃劑無鹵化開發(fā)表現(xiàn)出很高熱情,投入了很大的力量,并取得了可觀的成果。