輕松讀懂膨脹阻燃劑

發(fā)布時間：2020-08-10 08-10 15:11 作者：

近些年來，威脅公共安全的汽車自燃事件及威脅人生命財產(chǎn)安全的電器自燃現(xiàn)象不斷發(fā)生，材料的阻燃性能受到大家強烈關(guān)注，因此阻燃材料的研究和阻燃劑的合理使用顯得至關(guān)重要。

阻燃材料使用的阻燃劑主要有鹵族阻燃劑、無機阻燃劑及膨脹阻燃劑等。鹵族阻燃劑具有阻燃效果好、用量少、力學(xué)性能影響小等特點，一直是阻燃材料的主要阻燃劑，但鹵素阻燃劑燃燒時容易產(chǎn)生濃煙、二噁英及鹵化氫等問題，限制其應(yīng)用。無機阻燃劑雖有發(fā)煙量少、不產(chǎn)生毒氣的優(yōu)點，但其添加量大，嚴重影響阻燃材料的力學(xué)性能。膨脹型阻燃劑，顧名思義是指使聚合物受熱或燃燒時所發(fā)生膨脹或發(fā)泡現(xiàn)象的物質(zhì)，其最早使用于防火涂料中， 20世紀90年代Camino等人對膨脹阻燃聚丙烯做了大量的研究，開創(chuàng)了聚合物阻燃技術(shù)的新途徑。膨脹型阻燃劑具有高效、低煙、低毒、添加量少及無熔滴等特點，在某些材料中比其他阻燃劑的阻燃效率更高，因此膨脹型阻燃劑越來越多應(yīng)用于各種復(fù)合材料中。

一、 膨脹阻燃劑簡介

1.1、膨脹阻燃劑(IFR)的組成

膨脹阻燃體系一般由酸源（脫水劑）、炭源（成炭劑）和氣源（發(fā)泡劑）三部分組成。其中酸源的功能是與炭源發(fā)生酯化反應(yīng)，使之脫水。目前使用較多的是聚磷酸銨、硅酸鹽、馬來酸酐等，這些物質(zhì)均可以受熱分解產(chǎn)生酸，實現(xiàn)酸源的主要功能；氣源是指能夠在受熱分解時釋放出大量無毒且不易燃氣體的化合物。常用的氣源主要有三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨(APP)、尿素等；炭源是指在燃燒過程中能被脫水劑奪走水分而被炭化的物質(zhì)。炭源是形成泡沫炭層物質(zhì)的基礎(chǔ)，主要是一些含碳量較高的多羥基化合物或碳水化合物。炭源是IFR中非常重要的一部分，炭源是否優(yōu)良直接決定了阻燃效果。炭源的品種主要有季戊四醇(PER)、酚醛樹脂、聚酰胺、丁四醇、環(huán)己六醇、淀粉、麥芽糖、三嗪類化合物等。

1.2、膨脹型阻燃劑（IFR）的分類

膨脹型阻燃劑通?？煞譃橛袡C含磷膨脹型阻燃劑和無機膨脹型石墨阻燃劑兩大類。

1.2.1、磷氮膨脹型阻燃劑（化學(xué)膨脹型阻燃劑）

磷－氮膨脹型阻燃劑是以磷、氮為主要成分的阻燃劑，其發(fā)煙量、有毒氣體的生成量很小，并顯示出良好的阻燃性能，被認為是今后阻燃劑的重要發(fā)展方向之一。目前最典型且應(yīng)用最廣泛的磷－氮系膨脹型阻燃劑是三聚氰胺、APP、PER系統(tǒng)。其中三聚氰胺充當(dāng)氣源，PER是炭源，APP既可作酸源又可作為氣源。化學(xué)膨脹型阻燃體系的阻燃原理如圖2所示。在較低溫度下，先由APP釋放出酸性物質(zhì)，然后在稍高于釋放酸的溫度下，APP和多元醇化合物發(fā)生酯化反應(yīng)，在酯化過程中，酯化產(chǎn)物脫水成炭，形成炭層，體系開始熔融；酯化反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣、氨氣等氣體和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體填充到炭層中去，使體系膨脹發(fā)泡，反應(yīng)接近完成時，體系炭層固化，最后就形成了多孔泡沫炭層，從而達到阻燃的目的。

PP無鹵阻燃劑  UL94 V-0級  KF-110A專為阻燃聚丙烯材料而設(shè)計，亦可用于其它聚烯烴阻燃制品。KF-110A叫磷酸哌嗪阻燃體系，此產(chǎn)品集酸源、氣源、碳源于一體，主要以 P-N 協(xié)效機理發(fā)揮阻燃作用，觸火時膨脹炭化覆蓋在基材表面，隔絕氧氣和熱量傳遞，從而達到阻燃目的。經(jīng) KF-110A阻燃的聚丙烯制品，阻燃可達到UL94 V-0（1.6mm），可通過GWIT 750℃及GWFI 960℃灼熱絲測試。KF-110A用于聚烯烴材料加工的過程中不會有水滑的情況，制品具有優(yōu)越的電氣性能、機械性能，燃燒試驗中低煙、低毒、無熔滴，使用的過程中不會析出。

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