阻燃劑的阻燃效應(yīng)和阻燃機(jī)理

聚合物的燃燒是一個(gè)十分激烈復(fù)雜的熱氧化反應(yīng)，有著冒發(fā)濃煙或熾烈火焰的特性。阻燃劑是一種能阻止塑料引燃或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。阻燃劑的阻燃作用是在聚合物材料的燃燒過(guò)程中能阻止或抑制其物理或化學(xué)變化速度。具體地說(shuō)，阻燃作用主要表現(xiàn)在以下幾方面。

一、阻燃劑在聚合物燃燒過(guò)程的阻燃效應(yīng)

1、吸熱效應(yīng)

吸熱效應(yīng)作用是使高聚物材料的溫度上升出現(xiàn)困難。

比如，硼砂有著10個(gè)分子的結(jié)晶水，因?yàn)獒尫沤Y(jié)晶水要奪取141.8kJ/mol的熱量，以其吸熱使材料的溫度上升受到了抑制，進(jìn)而產(chǎn)生阻燃效果。

2、覆蓋效應(yīng)

主要作用是在較高溫度下形成穩(wěn)定的覆蓋層，或分解形成泡沫狀物質(zhì)，覆蓋在高聚物材料的表面，使燃燒產(chǎn)生的熱量很難傳入材料內(nèi)部，使高聚物材料因熱分解而生成的可燃性氣體很難逸出，并對(duì)材料起隔絕空氣的作用，從而阻止材料裂解，實(shí)現(xiàn)阻燃的效果。

3、稀釋效應(yīng)

該類物質(zhì)在受熱分解時(shí)能產(chǎn)生大量不燃性氣體，使高聚物材料產(chǎn)生的可燃性氣體和空氣中氧氣被稀釋而無(wú)法達(dá)到可燃的濃度范圍。

4、轉(zhuǎn)移效應(yīng)

主要作用是改變高聚物材料熱分解的模式，從而阻止可燃性氣體的產(chǎn)生。

5、抑制效應(yīng)

捕捉燃燒反應(yīng)的活性中間體HO·、H·等，抑制自由基連鎖反應(yīng)，使燃燒速度降低直到火焰熄滅。

6、增強(qiáng)效應(yīng)

有些材料若單用并沒(méi)有阻燃效果或阻燃效果不大，多種產(chǎn)品合用就可以起到增強(qiáng)阻燃的效果，如三氧化二銻和鹵素化合物合用。

二、阻燃劑在聚合物燃燒過(guò)程的阻燃機(jī)理

（1）氣相阻燃機(jī)理

氣相阻燃系統(tǒng)指在氣相中使燃燒中斷或延緩鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)的阻燃作用。氣相阻燃主要包含：

1. 阻燃材料受熱或燃燒時(shí)能產(chǎn)生自由基抑制劑，從而使燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷。
2. 阻燃材料受熱或燃燒時(shí)形成細(xì)微粒子，它們可以促進(jìn)自由基相結(jié)合以中止鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)。
3. 阻燃材料受熱或燃燒時(shí)釋放出大量的惰性氣體或高密度蒸汽。

（2）凝聚相阻燃機(jī)理

凝聚相阻燃是指凝聚相中延緩或中斷阻燃材料熱分解所產(chǎn)生的阻燃作用。凝聚相阻燃主要包含：

1. 阻燃劑在凝聚相中延緩或阻止能夠產(chǎn)生可燃?xì)怏w和自由基的熱分解。
2. 阻燃材料中比熱容較大的無(wú)機(jī)填料，通過(guò)蓄熱和導(dǎo)熱使材料不容易達(dá)到熱分解溫度。
3. 阻燃劑受熱分解吸熱，使阻燃材料溫升減緩或中止。
4. 阻燃材料燃燒時(shí)在其表面形成多孔炭層，此層難燃、隔熱、隔氧，又可阻止可燃?xì)膺M(jìn)入燃燒氣相。

（3）中斷熱交換阻燃機(jī)理

中斷熱交換阻燃機(jī)理指將阻燃材料燃燒產(chǎn)生的部分熱量帶走，造成材料不能維持熱分解溫度，因此不能維持產(chǎn)生可燃?xì)怏w，因而燃燒自熄。