膨脹型阻燃體系阻燃機理分析
- 發(fā)布時間：2019-05-09 05-09 11:36 作者：康阜新材料
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膨脹型阻燃體系與膨脹型防火涂料一樣，也需要三類物資：脫水炭化催化劑（酸源）、成炭劑（碳源）和發(fā)泡劑（氣源）。將它們摻入到有機聚合物內(nèi)，材料受熱后表面上形成碳質(zhì)泡沫層，它不僅起到隔熱、隔氧作用，并阻滯可燃性揮發(fā)物從表面上逸出和聚合物的熔融滴落現(xiàn)象。碳質(zhì)泡沫層是物理阻火機理，致使逸出燃燒產(chǎn)物氣體量及其毒性大大降低。
聚丙烯膨脹發(fā)泡阻燃圖
膨脹型阻燃體系與膨脹型防火涂料不同之處在于，前者是加入到聚合物體內(nèi)，隨聚合物一起加工成型。所以對這類阻燃體系提出了嚴格要求。
首先，要求膨脹型阻燃體系的熱穩(wěn)定性好，能經(jīng)受住聚合物加工溫度，不會發(fā)生熱分解。一般加工溫度在200~250℃。
其次，阻燃劑要達到一定濃度，才能在受熱時在表面上形成一定厚度的碳質(zhì)泡沫層。加入量較大導致對聚合物材料的物理性能有一定影響。為了盡可能克服這一弊端，采用各種表面處理技術，使其盡可能在聚合物材料內(nèi)均勻地分散，達到降低用量的目的。
再次，當聚合物材料發(fā)生熱分解時形成大量可燃性氣體及分解殘留物，它們不能影響膨脹型阻燃體系的發(fā)泡性能。
為了達到最佳的膨脹效果，必須很好地選擇配方組成，要求各個形成過程互相匹配。
基質(zhì)物（如熱塑性塑料）受熱時，發(fā)生軟化，創(chuàng)造了反應介質(zhì)。由于酸源物資（如APP）發(fā)生了熱分解反應，導致產(chǎn)生聚磷酸。它促使碳源物資（如季戊四醇）脫水炭化，形成含碳的聚合物結(jié)構。與此同時，氣源物資產(chǎn)生大量氣體產(chǎn)物，使形成碳質(zhì)聚合物發(fā)生膨脹作用。交聯(lián)反應的進行，使體系的粘度增大，阻燃了氣體逸出，伴隨著發(fā)生固化反應，形成碳質(zhì)泡沫層。
膨脹型阻燃體系膨脹發(fā)泡過程圖
以ＡＰＰ為基礎的膨脹型阻燃體系，目前大量應用在ＰＰ，ＰＥ，ＥＶＡ等聚烯烴塑料阻燃中，其中最典型例子是聚丙烯。目前，許多PP的應用場合，如汽車、家電、建筑材料，特別是汽車行業(yè)使用的內(nèi)飾件和外飾件，如硬質(zhì)儀表板、空氣過濾罩、風扇葉片、車門內(nèi)板、側(cè)護板等都有明確的阻燃等級要求。
膨脹型阻燃體系 VS 其它阻燃體系
膨脹型阻燃體系與其它阻燃體系對比圖
在聚丙烯材料阻燃上，膨脹型阻燃體系較其它體系要優(yōu)越得多。主要原因是PP的軟化溫度和分解溫度與膨脹型體系的膨脹過程十分匹配。
膨脹型阻燃體系不僅有很好的阻燃性，而且能保持材料較好的機械強度，且燃燒時能降低CO的濃度和煙的逸出量。
隨著PP,PE,EAV等材料的應用范圍不斷擴大及阻燃要求的不斷提高，膨脹型阻燃體系將越來越顯示出其重大優(yōu)越性。
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