金屬催化劑用以降解成炭阻燃

??????? 催化炭化聚合物產(chǎn)生保護(hù)炭質(zhì)層是一種高效的提升聚合物材料阻燃性的方式。金屬催化劑使用在阻燃聚合物降解成炭中有著特有的優(yōu)點，既能阻止熱量傳遞、隔絕氧氣，又能減少熔融滴落，又能控制可燃性揮發(fā)氣體釋放速度和數(shù)量，實現(xiàn)阻燃、抗熔滴、抑煙三種功能。

一、抗熔滴阻燃聚合物

現(xiàn)在，對聚合物的抗熔滴改性主要是使用減少聚合物在高溫標(biāo)準(zhǔn)下的熔體流動性(借助交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))或改進(jìn)聚合物的炭化能力2種原理完成。主要是實行方式包含：共混法、共聚法、后整理阻燃改性法。

1、共混法

共混法是直接在聚合物熔體中加入可以起著抗熔滴功能的阻燃劑的方式，可以利用物理效果提升聚合物的內(nèi)部交聯(lián)點增稠聚合物熔體，或改進(jìn)燃燒層結(jié)構(gòu)以促進(jìn)成炭達(dá)到抑制聚合物熔滴的目地。

2、共聚法

共聚法是在聚合物分子結(jié)構(gòu)中引入可交聯(lián)的改性交聯(lián)劑，使其產(chǎn)生三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方式，可以提升聚合物熔體的黏度,使聚合物分子鏈在受熱后難以位移，實現(xiàn)抗熔滴的功能。

3、后整理阻燃改性法

后整理阻燃改性法是利用浸軋焙烘法、有機溶劑法及涂布法等對PET纖維及紡織物表面完成化學(xué)接枝、輻射交聯(lián)及表面涂覆等功能化改性，進(jìn)而使PET抗熔滴效果提升的方式。這樣的方式技術(shù)性簡潔，而且費用較低，是現(xiàn)在紡織物阻燃抗熔滴改性的主要方式。

二、金屬催化劑催化成炭

金屬催化成炭體系主要包含金屬氧化物、硼酸鹽等，體系中的金屬化合物可以加快聚合物的熱降解，催化聚合物鏈與阻燃劑相互間的脫水和交聯(lián)，產(chǎn)生更穩(wěn)定性、更致密的炭層結(jié)構(gòu)。炭化是一種熱解反應(yīng)，被看作是一個復(fù)雜的過程，有很多反應(yīng)同時產(chǎn)生，例如脫氫、氫轉(zhuǎn)移、縮合與異構(gòu)化。不同種類的金屬催化聚合物降解成炭的機理也并不一樣。第一步，成炭會阻礙可燃裂解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成易燃?xì)怏w，快速成炭能減少易燃?xì)怏w的產(chǎn)生；第二，成炭過程會產(chǎn)生H2O，稀釋了易燃?xì)怏w的濃度，減緩聚合物燃燒；第三，成炭會在基底表面產(chǎn)生一層隔熱隔氧的物理保護(hù)層，阻礙基底更進(jìn)一步降解；最終，成炭屬于吸熱反應(yīng)，會帶去一部分熱量減少環(huán)境溫度。因此，對非成炭性聚烯烴而言，使其快速催化成炭是提升其成炭率、改進(jìn)其阻燃性能的最好方式之一。

三、聚合物中的阻燃金屬催化劑

1、鐵系化合物

鐵在化學(xué)元素表中處在第四周期，第Ⅶ族，多見的鐵系化合物有Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3。在阻燃抑煙使用這方面的采用的鐵系化合物有二茂鐵、Fe2O3、鐵基蒙脫土等。

2、鉬系化合物

鉬原子序數(shù)為42，是VIB族金屬，在阻燃抑煙使用這方面的采用的鉬系化合物具體有二硫化鉬、三氧化鉬。

3、鎳系化合物

鎳處在化學(xué)元素表第四周期第Ⅶ族,其化學(xué)性質(zhì)較活潑，是親鐵元素。在阻燃使用這方面較常用到的鎳系化合物有三氧化二鎳、鋁酸鎳等。

4、鋅系化合物

鋅在工業(yè)化中是十分重要的一種金屬元素，多見的鋅系化合物有氧化鋅、氫氧化鋅、硫酸鋅等。在阻燃使用這方面的采用的具體有氧化鋅、硼酸鋅等。

5、稀土材料

稀土金屬元素在化學(xué)元素表的ⅢB族，包含鈧、釔、鑭系等17種元素，被普遍用以現(xiàn)代高新科技中?，F(xiàn)在，稀土金屬元素阻燃劑的工藝早已較為成熟,因而在阻燃這方面也有較為普遍的使用，主要包含鑭、釔、鈰等。

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