大家好，我是老臺

20世紀(jì)80年代，意大利都靈理工大學(xué)的G.Camino教授經(jīng)過較長時(shí)間的研究工作，建立并完善了以磷、氮元素為主的膨脹型阻燃體系及其相關(guān)阻燃機(jī)理學(xué)說。此后，膨脹型阻燃劑進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)代。不過就在昨天，我聽到有人這樣問我：

“膨脹型阻燃劑阻燃機(jī)理到底是怎樣的”

這讓我意識到可能有些朋友對膨脹型阻燃劑阻燃機(jī)理還沒有深刻的了解，所以我決定要對這個(gè)問題做一次認(rèn)真的解答。在解答這個(gè)問題之前，我們先看一段30s小視頻。

蔗糖與濃硫酸的反應(yīng)生成多孔炭層

濃硫酸具有脫水性，會(huì)把蔗糖脫水，同時(shí)生成C。

然后C和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成CO2和SO2氣體。

反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，最終生成多孔炭層。看到這里，膨脹型阻燃劑（IFR）的阻燃機(jī)理就漸漸浮現(xiàn)了。沒錯(cuò)，膨脹型阻燃劑就是主要通過凝聚相發(fā)揮阻燃作用的。

IFR一般包括炭源（常為多羥基化合物，如季戊四醇）、酸源（如聚磷酸銨）及發(fā)泡劑（如三聚氰胺），它們通常經(jīng)過以下反應(yīng)過程形成炭層。

具體步驟：

1、在較低溫度(150攝氏度左右，具體溫度取決于酸源和其他組分的性質(zhì))下，由酸源產(chǎn)生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸

2、在稍高于釋放酸的溫度下，酸與多元醇(碳源)進(jìn)行酯化反應(yīng)，而體系中的胺則作為此酯化反應(yīng)的催化劑，加速反應(yīng)進(jìn)行

3、體系在酯化反應(yīng)前或酯化過程中熔化

4、反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡。與此同時(shí)，多元醇和酯脫水碳化，形成無機(jī)物及炭殘余物且體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡

5、反應(yīng)接近完成時(shí)，體系膠化和固化，最后形成多孔泡沫炭層

我們再來看另一段30s小視頻：

膨脹型阻燃劑高溫成炭

? 使熱難于穿透入凝聚相

? 可阻止氧從周圍介質(zhì)擴(kuò)散入正在降解的高聚合物材料中

? 可阻止降解生成的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物逸出材料表面

其實(shí)在膨脹型阻燃劑阻燃過程中，我們還需要通過一些途徑來降低炭層下材料的可燃性，例如：

1、增加碳化率，降低抑制燃燒區(qū)的可燃性產(chǎn)物的量

2、提高炭層的熱阻和材料表面溫度，減少對流給熱量，增加輻射損失和加熱材料的熱耗量

3、增加炭層厚度和降低炭層的導(dǎo)熱率

4、降低炭層的滲透性，增加高聚合物降解液態(tài)產(chǎn)物的黏度，以降低其或活動(dòng)性

怎么樣，看完這些之后的你，是不是對膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理有了更深刻的理解了呢？