助剂化学课件六 阻燃剂1幻灯片课件.ppt

第六章 阻燃剂 6.1 概述 6.1.1 阻燃剂的概念 塑料、橡胶、纤维都是有机化合物，均具有可燃性在一定条件下都会燃烧。 阻燃剂是一种能防止材料被引燃或抑制火焰传播的助剂。 最常用的是磷、溴、氯、锑和铝的有机和无机化合物。很多有效的阻燃剂配方都含有这些元素。 在全球的火灾死亡事故中有80％左右是由于有毒气体或烟的窒息造成的。 因此在阻燃剂的研究开发领域中，“阻燃”和“抑烟”是相辅相成的。 也就是说，“阻燃”的含义包括抑烟。 阻燃剂具备的基本条件： 1 阻燃剂不损害高分子材料的物理机械性能。 即阻燃剂加入后，不降低热变形温度、机械强度 和电气特性。 2 具有耐候性和持久性。 3 无毒或低毒 4 价格低廉：阻燃剂在制品中的添加有增多的倾向， 所以价格要求低廉。 6.1.2 阻燃剂的分类 根据其使用方法可分为: 添加型和反应型 按化学结构分为： 无机阻燃剂和有机阻燃剂 按起作用的元素可分为： 卤素阻燃剂、磷阻燃剂及铝、锑、硼、钼等金属阻燃剂 根据其使用方法可分为添加型和反应型 添加型阻燃剂 是在塑料加工过程中简单添加和混合在塑料中。 其优点：使用方便、适用面广、但对聚合物性能影响较大。 反应型阻燃剂 是在聚合物合成过程中，作为一个组分参加反应，并键合在聚合物的分子链上。 其优点：对聚合物影响性能小，阻燃性持久。 （3）分解阶段： 当聚合物的主链断裂就到了分解阶段，产生低分子物。 1.  可燃性气体 H2,CH4,C2H6,CH2O,CH3COCH3,CO等 2.   不燃性气体 CO2,HCl,HBr等 3.    液态产物 聚合物部分分解为液态产物 4.    固态产物 部分焦化为焦炭，也可不完全燃烧产生 烟尘粒子 （4）点燃阶段： 当有足够的氧或氧化剂存在下，开始出现火焰。这就是 点燃，燃烧从此开始。 （5）燃烧阶段： 燃烧释放出的能量和活性游离基引起的连锁反应，不断 提供可燃性物质，使燃烧自动传播和扩展，火焰越来越大， 燃烧反应如下：  RH R· + H· H· + O2 HO· + O· R· + O2 RCHO + ·OH HO· + RH R· + H2O 聚合物在热源作用下产生可燃气体，从固相传到气相，与氧发生燃烧，产生热量向聚合物表面辐射并传至内部，使聚合物继续分解，形成燃烧的循环过程。 6.2.2影响聚合物燃烧的主要因素 1 聚合物的热分解特性 2 燃烧温度和着火温度 3 燃烧热 4 氧气浓度 1 聚合物的热分解特性 热分解温度高，聚合物热稳定性好 2 燃烧温度和着火温度 3 燃烧热 4 氧气浓度 阻燃并具有自息性的材料氧指数至少27% 氧指数是在规定条件下，试样在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度，以氧所占体积百分数表示。一般认为氧指数＜22属于易燃材料，氧指数在22～27之间属可燃材料，氧指数＞27属难燃材料。  6.2.2 阻燃机理 阻燃机理 截断燃烧的5个阶段的任一阶段都能达到阻燃的目的， 但最好使燃烧在萌芽状态被制止。 阻燃机理有多种，分述如下：（无统一看法） 1 保护膜机理 2 不燃性气体机理 3 冷却机理 4 终止链锁反应机理 5 协同作用机理 1.保护膜机理 阻燃剂在燃烧温度下，形成一层不燃烧的保护膜 覆盖在材料上，隔离空气而阻燃，可分为两种情况。 玻璃状薄膜 隔热焦炭层 （1）玻璃状薄膜 阻燃剂在燃烧温度下分解为不挥发、不氧化的玻璃状薄膜，覆盖在材料表面，隔离空气。能使热量反射出去或具有低的导热系数，从而达到阻燃的目的。 例：卤代膦阻燃剂 受热分解 R4PX R3P + RX 2 R3P + O2 2R3PO 聚膦酸盐玻璃体 覆盖在材料表面，隔离空气而阻燃  硼酸和水合硼酸盐都是低熔点的化合物， 加热时形成玻璃状涂层，覆盖在聚合物之上， 当温度高于325℃时B2O3软化形成玻璃状物质。 加热到500℃时，显多孔型物质。 130-200℃ 260-270℃ FB阻燃剂即硼酸锌是目前使用最广泛的硼阻燃剂。 2H3BO3 2HBO2 B2O3 （2）隔热焦炭层 阻燃剂在燃烧温度下可使材料表面脱水炭化， 形成一层多空性隔热焦炭层，从而阻止热的传导，起阻燃的作用。 例：氮阻燃主要铵盐形成(NH4)2SO4受热释放出NH3，生成H2SO4。脱水生成焦炭层。 (NH4)2S