
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
補(bǔ)充 塑道學(xué)苑
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?
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