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高分子材料如何進(jìn)行阻燃改性

發(fā)布時間:2019-08-27 08-27 14:53 作者:康阜新材料

阻燃=不燃?

很多不了解阻燃的朋友會有這樣的概念:阻燃就是讓材料不燃。其實并非如此,阻燃是在聚合物材料的燃燒過程中阻止或抑制其物理或化學(xué)變化的速度的過程。塑料阻燃是由劃分等級的,塑料阻燃等級是由HB、V-2、V-1向V-0逐級遞增的,比V-0等級高的阻燃等級還有5V、5VB、5VA。阻燃的等級如下:

HB

厚度<3mm的水平試樣緩慢燃燒,燃燒速度<76mm/min

V-2

垂直試樣在30秒內(nèi)停止燃燒;允許有燃燒物滴下

V-1

垂直試樣在30秒內(nèi)停止燃燒;不允許有液滴

V-0

垂直試樣在10秒內(nèi)停止燃燒;不允許有液滴


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不是阻燃等級越高越好呢?一般來說,人們會這么覺得,而且希望阻燃級別達(dá)到最高。但是實際情況并不隨人愿。首先,現(xiàn)有的阻燃測試方法存在局限性,得到的結(jié)論也是相對的。再者,一些應(yīng)用條件下,阻燃等級低的塑料反而要好。例如,在某些電器制品上,要求材料具有抗電弧點燃性,此時如果使用V-2級別的塑料會優(yōu)于V-0等級的塑料。為什么呢?這是因為V-2級別的塑料不會在電作用下形成導(dǎo)電而結(jié)焦,從而降低了著火的可能性,V-0等級塑料反而存在著火可能性。所以實際應(yīng)用需要綜合考慮。



高分子材料阻燃機(jī)理

聚合物的燃燒是一個非常激烈復(fù)雜的熱氧化反應(yīng),具有冒發(fā)濃煙或熾烈火焰的特征。燃燒的一般過程是在外界熱源的不斷加熱下,聚合物先與空氣中的氧發(fā)生自由基鏈?zhǔn)浇到夥磻?yīng),產(chǎn)生揮發(fā)性可燃物,該物達(dá)到一定濃度和溫度時就會著火燃燒起來,燃燒所放出的一部分熱量供給正在降解的聚合物,進(jìn)一步加劇其降解,產(chǎn)生更多的可燃性氣體,火焰在很短的時間內(nèi)就會迅速蔓延而造成一場大火。

阻燃劑是通過若干機(jī)理發(fā)揮其阻燃作用的,如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等。多數(shù)阻燃劑是通過若干機(jī)理共同作用達(dá)到阻燃目的。

1、吸熱作用

燃燒過程中放出的熱量加熱了原料,使其很快達(dá)到燃點,吸熱阻燃的原理就是材料燃燒過程中需要吸收大量的熱量,這樣就能減低材料升溫的過程,這樣氣化的可燃分子裂解的自由基就很難達(dá)到燃點,從而一定程度上抑制了燃燒的進(jìn)行。

如:Al(OH)3阻燃劑的阻燃機(jī)理就是通過提高聚合物的熱容,使其達(dá)到熱分解溫度前吸收更多的熱量,從而提高其阻燃性能。這類阻燃劑充分發(fā)揮其結(jié)合水蒸汽時大量吸熱的特性,提高其自身的阻燃能力。

2、覆蓋作用

材料燃燒時產(chǎn)生的高溫使阻燃劑形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層,隔絕氧氣,這樣就既隔熱、隔氧,又阻止可燃?xì)怏w外逸,從而達(dá)到阻燃的目的。有機(jī)磷腈類阻燃劑受熱時發(fā)生交聯(lián)或形成碳化層。這樣一方面能阻止聚合物進(jìn)一步熱解,另一方面能阻止其內(nèi)部的熱分解產(chǎn)生物進(jìn)入氣相參與燃燒。

3、抑制鏈反應(yīng)作用

根據(jù)燃燒的鏈反應(yīng)理論,維持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可作用于氣相燃燒區(qū),捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區(qū)的火焰密度下降,最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。

如:含鹵阻燃劑,它的蒸發(fā)溫度和聚合物分解溫度相同或相近,當(dāng)聚合物受熱分解時,阻燃劑也同時揮發(fā)出來。此時含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時處于氣相燃燒區(qū),鹵素便能夠捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區(qū)的火焰密度下降,最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。

4、不燃?xì)怏w窒息作用

阻燃劑受熱時分解出不燃?xì)怏w,將可燃物分解出來的可燃?xì)怏w的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時也對燃燒區(qū)內(nèi)的氧濃度具有稀釋的作用,阻止燃燒的繼續(xù)進(jìn)行,達(dá)到阻燃的作用。


阻燃劑分類

按阻燃劑和被阻燃材料的關(guān)系,阻燃劑可以分為添加型和反應(yīng)型兩大類。前者只是以物理方式分散于基材中,多應(yīng)用于熱塑性高聚物。后者主要作為單體或者是輔助試劑參與高聚物的合成反應(yīng),最后成為高聚物的結(jié)構(gòu)單元,多應(yīng)用于熱固性高聚物。

按阻燃元素分類,常用的阻燃劑分為鹵系、磷系、氮系以及鹵-磷系、磷-氮系、銻系、鎂-鋁系、硼系、硅系、鉬系等等。還有一類是膨脹型阻燃劑,它們大多是磷-氮化合物的復(fù)合物;以及一種納米無機(jī)物,主要是層狀硅酸鹽;后者能與一系列的高聚物構(gòu)成具有阻燃性的高聚物/無機(jī)物納米復(fù)合材料。




如何選擇阻燃劑

阻燃劑的種類非常多,其阻燃效果也各有千秋。不同聚合物材料選擇阻燃劑不同,但基本的要求是一致的。

1、阻燃效率高,效能/價格比高;

2、生態(tài)環(huán)保要求嚴(yán)格,故應(yīng)具備下述生態(tài)和環(huán)保特點:

(1)對人、動植物無害;

(2)難遷移;

(3)熱裂解或燃燒時釋放出來的有毒及腐蝕性氣體(包括煙塵)等量要少;

(4)易回收,不惡化或者較小惡化機(jī)械回收產(chǎn)品的性能;

(5)與環(huán)境相容。

3、與被阻燃基材的相容性好;

4、熱穩(wěn)定性好,分解溫度最好在250℃~400℃間為宜;

5、對被阻燃基材的加工性能和物理機(jī)械性能影響?。?/span>

6、具有一定的光穩(wěn)定性;

7、原料來源充足,價格可為下游用戶接受。

一個理想的阻燃劑最好能同時滿足上述條件,但這實際上幾乎是不可能的,所以選擇實用的阻燃劑時,大多是在滿足基本要求的前提下,在其他要求間折衷和求得最佳的綜合平衡。






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關(guān)于我們

佛山康阜新材料有限公司位于佛山市順德區(qū),是一家專注阻燃產(chǎn)品研發(fā)、配方設(shè)計、生產(chǎn)制造、技術(shù)服務(wù)及銷售于一體的高科技企業(yè)。公司以磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、氫氧化鎂系阻燃劑、阻燃改性塑料為主,主營產(chǎn)品涵蓋PP阻燃劑、PP無鹵阻燃劑、PP環(huán)保阻燃劑、PP阻燃母粒、電瓶車阻燃劑、PA/PBT無鹵阻燃劑、TPE/TPU阻燃劑、XLPE電線線纜料阻燃劑、防火涂料阻燃劑、無紡布織物表面涂層阻燃劑、大分子成碳劑等系列產(chǎn)品。公司擁有先進(jìn)的研發(fā)實驗室、設(shè)備齊全檢測實驗室、綜合應(yīng)用實驗室和轉(zhuǎn)化中車平臺,形成了實驗-中試-產(chǎn)業(yè)-實驗的閉環(huán)式研發(fā)體系,為產(chǎn)品的過硬品質(zhì)提供了全方面的有效保障。公司所有的產(chǎn)品符合均符合相關(guān)阻燃標(biāo)準(zhǔn)和RoHS、REACH等法規(guī)并有相關(guān)的第三方SGS檢測報告。


聯(lián)系方式

聯(lián)系人:楊經(jīng)理,電話:13750179814


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