阻燃机理

更新时间:2024-05-21 14:18

阻燃机理是指降低材料在火焰中的可燃性,减缓火焰蔓延速度,当火焰移去后能很快自熄,减少燃烧的理由和道理。从燃烧过程看,要达到阻燃目的,必须切断由可燃物、热和氧气三要素构成的燃烧循环。

作用

覆盖层作用

阻燃剂受热后,在纤维材料表面熔融形成玻璃状覆盖层,成为凝聚相和火焰之间的一个屏障,这样既可隔绝氧气,阻止可燃性气体的扩散,又可阻挡热传导和热辐射,减少反馈给纤维材料的热量,从而抑制热裂解和燃烧反应。

气体稀释作用

阻燃剂吸热分解后释放出不燃性气体,如氮气、二氧化碳、氨、二氧化硫等,这些气体稀释了可燃性气体,或使燃烧过程供氧不足。另外,不燃性气体还有散热降温作用。

吸热作用

某些热容量高的阻燃剂在高温下发生相变、脱水或脱卤化氢等吸热分解反应,降低了纤维材料表面和火焰区的温度,减慢热裂解反应的速度,抑制可燃性气体的生成。如三水合氧化铝分解时可释放出3个分子水,转变为气相需要消耗大量的脱水热。

熔滴作用

在阻燃剂的作用下,纤维材料发生解聚,熔融温度降低,增加了熔点和着火点之间的温差,使纤维材料在裂解之前软化、收缩、熔融,成为熔融液滴滴落,大部分热量被带走,从而中断了热反馈到纤维材料上的过程,最终中断了燃烧,使火焰自熄。涤纶纤维的阻燃大多是以此方式实现的。

提高热裂解温度

在纤维大分子中引入芳环或芳杂环,增加大分子链间的密集度和内聚力,提高纤维的耐热性;或通过大分子链交联环化,与金属离子形成络合物等方法来改变纤维分子结构,提高炭化程度,抑制热裂解,减少可燃性气体的产生。

通过阻燃剂的作用

在凝聚相改变纤维大分子链的热裂解历程,促进发生脱水、缩合、环化、交联等反应,增加炭化残渣,减少可燃性气体的产生。

分类

本征型

本征型阻燃是指在聚合物主链或侧链中含有具有阻燃效果的原子或基团(如氮、硅、磷及卤素等)。当高分子材料受热发生燃烧后,这些原子发生化学反应,产生难燃气体,从而抑制火势蔓延的发生。最常见的本征型阻燃高分子材料有聚氯乙烯氯化聚乙烯等。

添加型

添加型阻燃是利用物理方法在不具有阻燃性能或阻燃性能较差的高分子材料中添加阻燃剂,利用阻燃剂的阻燃效果实现对高分子材料阻燃性能的改善。常用于制备阻燃高分子材料的阻燃剂可分为有机阻燃剂、无机阻燃剂和复合型阻燃剂。

应用

制备具有阻燃性能的高分子材料。例如:将聚乙烯或聚丙烯应用到汽车工程领域时,需要向其中加入一定的阻燃剂,从而赋予聚乙烯或聚丙烯良好的阻燃性能,以保障在发生交通事故时,不会发生火灾或及时阻止火势蔓延,保护司机和乘客的人身安全;将聚氨酯或酚醛树脂用于制备建筑保温墙体时,必须改善其阻燃性能,使其符合国家标准要求,在发生火灾时可以抑制火势蔓延,保证居民人身和财产安全。

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