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膨脹型阻燃劑是什么?阻燃機制是什么?

2021-05-21 已有665人瀏覽 皖燃科技

20世紀80年代,意大利都靈理工大學的G.Camino教授經過長期的研究,確立并完善了以磷、氮為中心的膨脹型阻燃系統及其相關阻燃機理學說。此后,膨脹型阻燃劑進入了快速發展時代。

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膨脹阻燃劑的阻燃機制是什么?

蔗糖和濃硫酸反應形成多孔碳層。

濃硫酸具有脫水性脫水,產生C。

然后C和濃硫酸氧化還原,產生二氧化碳和二氧化碳氣體。

反應持續,最終產生多孔炭層??吹竭@里,膨脹阻燃劑(IFR)的阻燃機制逐漸出現。是的,膨脹阻燃劑主要通過凝聚起來發揮阻燃作用。

一般來說,IFR包括碳源(通常是多羥基化合物,如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸銨)和發泡劑(如三聚氰胺),通常通過以下反應過程形成碳層。


具體步驟:

1.在較低的溫度(約150℃,具體溫度取決于酸源和其他成分的性質)下,酸源產生能酯化多元醇和能作為脫水劑的酸。

2.在稍高于釋放酸的溫度下,酸與多元醇(碳源)發生酯化反應,而系統中的胺作為酯化反應的催化劑加速反應。

系統在酯化反應反應前或酯化過程中熔化。

4.反應過程中產生的水蒸氣和氣源產生的不燃氣使已經熔化的系統膨脹發泡。同時,多元醇和酯脫水碳化,形成無機物和碳殘渣,系統進一步膨脹發泡。

反應接近完成時,系統膠化固化,最終形成多孔泡沫炭層。


形成的炭化層有什么作用呢?

使熱量難以穿透到凝結相中。

可以防止氧氣從周圍介質擴散到降解的高分子材料中。

可以防止降解產生的氣體或液體產物從材料表面逸出。


補充

事實上,在膨脹阻燃劑阻燃過程中,我們還需要通過一些途徑來降低碳層下材料的可燃性,例如:

1.提高碳化率,減少抑制燃燒區可燃產品的數量。

2.提高碳層的熱阻和材料表面溫度,減少對流熱,增加輻射損失和加熱材料的熱消耗。

3.增加碳層厚度,降低碳層熱傳導率。

4.降低碳層的滲透性,增加高聚合物降解液體產物的粘度,從而降低其可移動性。


膨脹阻燃系統一般由酸源、炭源和氣源三部分組成

酸通常是無機酸或加熱到一定溫度后可以形成無機酸的化合物,如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸銨等;炭也稱為炭,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,如季戊四醇、淀粉等;氣源又稱發泡源,常用的發泡源有三聚氰胺、雙氰胺等。膨脹阻燃劑的阻燃機制如下:酸分解產生脫水劑,可與成炭劑形成酯,酯后脫水交聯形成炭,同時發泡劑釋放大量氣體,幫助膨脹炭層。厚厚的炭層提高了聚合物表面與炭表面的溫度梯度,使聚合物表面的溫度比火焰溫度低得多,減少了聚合物進一步降解釋放可燃氣體的可能性,同時隔離了外界氧的進入,從而在相當長的時間內阻燃聚合物。


怎么樣?看完這些,你對膨脹阻燃劑的阻燃機制有了更深的了解嗎?


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