防火劑原理 防火劑原理 防火劑，給予易燃聚合物難燃性的功能性助劑，主要是針對高分子材料的防火設(shè)計的；防火劑有多種類型，按使用方法分為添加型防火劑和反應(yīng)型防火劑。 添加型防火劑是通過機械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有防火性的，目前添加型防火劑主要有有機防火劑和無機防火劑，鹵系防火劑（有機氯化物和有機溴化物）和非鹵。有機是以溴系、磷氮系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些防火劑，無機主要是三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁，硅系等防火體系。 為能夠增加高分子材料耐燃性的物質(zhì)，主要用于高分子材料如塑料，橡膠、纖維等，而這些材料大多數(shù)是可以燃燒的。非常是塑料，要將其應(yīng)用在交通運輸、建筑、電工器材、航空、宇宙飛行等方面，就迫切需要解決其耐燃燒問題。防火劑的使用一般應(yīng)具備以下幾個條件：不降低高分子材料的物性，如耐熱性、機械強度、電氣性能;分解溫度不應(yīng)太高，但在整理溫度下又不能分解;耐久性好;耐候性好;價廉。 一般來講有機防火具有很好的親和力，在塑料中，溴系防火劑在有機防火體系中占據(jù)絕對優(yōu)勢，雖然在環(huán)保問題上“非議”多端但一直難以有其他防火劑體系取代。 在非鹵素防火劑中紅磷是一種較好的防火劑，具有添加量少、防火效率高、低煙、低毒、用途廣泛等優(yōu)點；紅磷和氫氧化鋁、膨脹性石墨等無機防火劑復(fù)配使用，制成層壓型磷/鎂；磷/鋁；磷/石墨等非鹵防火劑，可使用防火劑量大幅降低，從而改善塑料制品的整理性能和物理機械性能。但一般紅磷在空氣中易氧化、吸濕，簡單引起粉塵爆炸，運輸困難，和高分子材料相溶性差等缺陷，應(yīng)用范圍受到了限制。為彌補這方面不足，可采納了微膠囊包覆工藝，使之成為微膠囊化紅磷。微膠囊化紅磷除克服了紅磷固有的弊端外，并具有高效，低煙，在整理中不產(chǎn)生有毒氣體，其分散性、物理、機械性能、熱穩(wěn)定性及防火性能均有提高和改善。 反應(yīng)型防火劑則是作為一種單體參加聚合反應(yīng)，因此使聚合物本身含有防火成分的，其優(yōu)點是對聚合物材料使用性能影響較小，防火性持久。 生成可和塑料起反應(yīng)的游離基，起防火作用。它們和塑料的反應(yīng)產(chǎn)物之燃燒性能極差。 產(chǎn)生一種能悶熄火焰的氣體。如三氧化二銻，它在PVC中遇到因燃燒發(fā)出的HCL時就起反應(yīng)生成一種悶熄性氣體，即銻的氮氧化物。 提供一層和氧氣隔絕的PU涂層。如磷酸酯類防火劑燃燒時生成的磷化物即是隔氧的PU涂層。 汲取燃燒時產(chǎn)生的熱量，起冷卻減慢燃燒速率的作用。如氫氧化鋁，它分子中所含化學(xué)締合水的比例高達34%，這種締合水在大多數(shù)塑料的整理溫度下保持穩(wěn)定，但超過200℃時開始分解，釋放出水蒸汽。而且每分解一克分子氫氧化鋁，要汲取36千卡熱量。 防火機理 防火劑的作用機理比較復(fù)雜，尚未非常明了。一般認為，鹵素化合物遇火受熱發(fā)生分解反應(yīng)，分解出的鹵素離子和高分子化合物反應(yīng)產(chǎn)生鹵化氫。后者和高分子化合物燃燒過程中大量增殖的生動羥基游離基(HO·)反應(yīng)，使其濃度降低，燃燒速度減慢，直到火焰熄滅。鹵素中，溴的防火作用比氯大。含磷防火劑的作用在于它們?nèi)紵龝r形成偏磷酸，偏磷酸聚合成特別穩(wěn)定的多聚態(tài)，成為塑料的愛護層而將氧隔絕。 防火劑是通過若干機理發(fā)揮其防火作用的，如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃氣體的窒息作用等。多數(shù)防火劑是通過若干機理共同作用達到防火目的。 1、吸熱作用 任何燃燒在較短的時間所放出的熱量是有限的，如果能在較短的時間汲取火源所放出的一部分熱量，那么火焰溫度就會降低，輻射到燃燒表面和作用于將已經(jīng)氣化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會減少，燃燒反應(yīng)就會得到肯定程度的抑制。在高溫條件下，防火劑發(fā)生了強烈的吸熱反應(yīng)，汲取燃燒放出的部分熱量，降低可燃物表面的溫度，有效地抑制可燃性氣體的生成，阻擋燃燒的蔓延。Al(OH)3防火劑的防火機理就是通過提高聚合物的熱容，使其在達到熱分解溫度前汲取更多的熱量，從而提高其防火性能。這類防火劑充分發(fā)揮其結(jié)合水蒸汽時大量吸熱的特性，提高其自身的防火能力。 2、覆蓋作用 在可燃材料中加入防火劑后，防火劑在高溫下能形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層，隔絕氧氣，具有隔熱、隔氧、阻擋可燃氣體向外逸出的作用，從而達到防火目的。如有機磷類防火劑受熱時能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)定的交聯(lián)狀固體物質(zhì)或碳化層。碳化層的形成一方面能阻擋聚合物進一步熱解，另一方面能阻擋其內(nèi)部的熱分解產(chǎn)生物進入氣相參和燃燒過程。 3、抑制鏈反應(yīng) 根據(jù)燃燒的鏈反應(yīng)理論，維持燃燒所需的是自由基。防火劑可作用于氣相燃燒區(qū)，捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻擋火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。如含鹵防火劑，它的蒸發(fā)溫度和聚合物分解溫度相同或相近，當(dāng)聚合物受熱分解時，防火劑也同時揮發(fā)出來。此時含鹵防火劑和熱分解產(chǎn)物同時處于氣相燃燒區(qū)，鹵素便能夠捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，干擾燃燒的鏈反應(yīng)進行。 4、不燃氣體窒息作用 防火劑受熱時分解出不燃氣體，將可燃物分解出來的可燃氣體的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時也對燃燒區(qū)內(nèi)的氧濃度具有稀釋的作用，阻擋燃燒的繼續(xù)進行，達到防火的作用。szGnue9c7