阻燃剂阻燃机理的探讨

阻燃机理

第２４卷第１期２０１０年１月

天津化工

ＴｉａｎｊｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ

Ｖ０１．２４Ｎｏ．１

Ｊａｎ．２０１０

专论与综述

阻燃剂阻燃机理的探讨

杨丽，周逸潇。韩新字，毕成良。张宝贵

（南开大学环境科学与工程学院，天津３０００７１）

摘要：本文介绍了一般阻燃荆主要通过吸热冷却、气相稀释、形成隔热层和终止自由基链反应等途径，来实现对材料的阻燃。同时也相应的阐述了无机阻燃剂、有机阻燃荆以及膨胀型阻燃荆的阻燃特性及机理。关键词：阻燃机理；气相稀释；阻燃刑；自由基ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９０．ｉｓｓｎ．１００８－１２６７．２０１０．０１．００１中图分类号：ＴＱ３１４

文献标志码：Ａ文章编号：１００８—１２６７（２０１０）０１－０００１－０４

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Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７１）

ｅｎｄｏｔｈｅｒｍｉｃａｎｄ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈａｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｒｅｔａｒｄｅｄｂｙ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｓ；ａｇａｓｐｈａｓｅｄｉｌｕｔｅｄ；ｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｓ；ｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌ

高分子这类材料绝大部分可燃、易燃，极易引起火灾，所以各国在大规模生产塑料、橡胶和纺织品的同时，普遍重视阻燃材料的应用。随着现代科技的进步以及世界范围内对安全和环境保护的重视，人们对材料阻燃性能的要求也愈来愈高，这促使了阻燃剂的研制、生产及应用与推广等方面的迅速发展，阻燃剂的品种也日趋增多、产量急剧增加【１１。美国著名的经济市场研究公司Ｆｒｅｅｄｏｎｉａ集团日前发布预测报告指出，２００６年到２０１１年的５年内，世界对阻燃剂的年需求量预计以４．７％的速率增长，其中，亚太地区、北美、西欧这一市场将分别以７．３％、３．２％和２．２％的年率增长，而中国将占亚太地区的大多数１２１。由此可见，阻燃剂总体市场前景较好。１

一，具有添加量少、阻燃效果显著的特点，从而在阻燃领域占有重要地位。（２）按阻燃剂组分的不同可将阻燃剂分为无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种；其中无机阻燃剂是一种无卤阻燃剂，具有安全性高、抑烟、无毒、价廉等优点，主要包括无机水和金属化合物、锑系阻燃剂、硅系阻燃剂、无机磷系阻燃剂和可膨胀石墨等；有机阻燃主要包括卤素阻燃剂、磷系阻燃剂，该类阻燃剂因阻燃元素不同而具有不同的特性。（３）按阻燃剂的使用方法和聚合物中的存在形态，则可分为添加型和反应型两大类，其中添加型以无机阻燃剂为主，反应型主要是有机阻燃剂。

２

阻燃剂阻燃的基本原理

燃烧反应一般有可燃物、氧气及一定温度三要

阻燃剂的分类及其特点

目前，阻燃剂种类较多，根据不同的划分标准

素，且缺一不可。阻燃剂的作用机理应在材料燃烧

收稿日期：２００９－－０６—２９

作者简介：杨丽（１９８０一），男．博士研究生，主要研究领域为环境化学与污染防治。张宝贵（１９４６－），男，博士生导师，教授，主要研究领域为环境化学与污染防治。

可将阻燃剂分为以下几类：（１）按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系、磷系、氮系、硫系、磷一卤系、磷一氮系、硅系、锑系、硼系和铝镁系等几类阻燃剂ｆ３１，其中卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的阻燃剂之

万方数据　

阻燃机理

２

天津化工２０１０年１月

时抑制一种或一种以上要素的产生，达到阻止或减缓燃烧的目的。每一种阻燃剂具体的阻燃机理是不同的，但阻燃的基本原理大致是相同的，减少热分解过程中可燃性气体的生成和阻碍气体燃烧过程中的基本反应，吸收燃烧域中的热量，稀释和隔离空气，对阻止燃烧也有一定作用。阻燃剂的阻燃包括以下几个主要过程。

２．１吸热冷却

有些阻燃剂在加热过程中，其含有阻燃元素的化合物会发生吸热脱水、相变、分解以及其他吸热

反应，降低聚合物表面和燃烧区域的温度，从而减

慢高聚物的热分解速度来起到阻燃作用。

２．２气相稀释

材料在燃烧过程中，会产生大量的可燃性气

体，如：一氧化碳。阻燃剂的存在，能产生大量的不

可燃气体，有效的稀释可燃性气体或空气，从而实现对材料的阻燃作用。

２．３形成隔热层

有些阻燃材料（如磷酸、硼酸）加热时熔融，在材料表面形成一层玻璃状的膜，阻碍氧的供给，同时可起隔热作用和降低可燃性气体释放量，从而产生阻燃效应。

２．４终止自由基链反应

在聚合物燃烧过程中，大量生成的自由基加快气相燃烧反应。如能设法捕捉并消灭这些自由基，就可控制燃烧，起到阻燃效果。气相燃烧反应的速度与燃烧过程中产生的自由基ＨＯ 和Ｈ 的浓度有密切关系。气相阻燃剂的作用主要是将这类高能量的自由基转化成稳定的自由基，抑制燃烧过程的进行，达到阻燃目的。自由基与尘埃颗粒表面接触，可能失去活性，在尘埃颗粒表面可发生下述反应：Ｈ ＋Ｏ： 一ＨＯ：，在尘埃颗粒表面生成大量活性比Ｈ ，ＨＯ 等低得多的自由基ＨＯ：，从而达到抑制燃烧的目的。

总的看来，阻燃剂主要通过吸热冷却、稀释、形成隔热层和终止自由基链反应等途径，来实现对材料的阻燃，其中前三种为物理效应，后一种为化学效应。物理效应有吸热、稀释可燃物质和隔离空气

的作用等；化学效应有炭化作用、消除自由基作用

和磷酞化作用等。

３

各类阻燃剂的阻燃特性

３．１无机阻燃剂的阻燃特性３．１．１

无机水合金属类化合物阻燃

无机水合金属类化合物主要有氢氧化镁［Ｍｇ

万　

方数据（０Ｈ）２］，氢氧化铝［ＡＩ（ＯＨ）３】、水滑石［Ｍ９６Ａ１２（ＯＨ）。６Ｃ０， ４Ｈ２０］、铝酸钙［３ＣａＯ Ａ１２０３＂６Ｈ２０】等１４１。这类物质具

有热稳定性好、阻燃、无毒、不挥发、不产生腐蚀性

气体、发炳量小、不产生二次污染等优点。

氢氧化铝（ＡＴＨ）是问世最早的无机阻燃剂之一，也是国际上阻燃剂中用量最大的一种 …… 此处隐藏：8112字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……