塑料消烟阻燃剂实用技术！
一、阻燃剂的分类
原则上，能够阻止高聚物材料燃烧的物质都可选作阻燃剂。
但实际上，除阻燃性外，阻燃剂还必须具备下列条件、
1）、 热分解温度要高于高聚物的加工温度（大约高³6℃℃左右）。
2）、 相溶性好。能够与高聚物均匀混合，不析出。
3）、 对其施加对象的其他性能无严重不良影响。如机械性能、加工性能、熔融指数及各项强¶等等。
4）、 生产成本低、无毒，燃烧时不释放有毒和腐蚀性气体。
实际上，任何单一物质均难以满足上述各种条件，好的阻燃剂往往由两种以上物质协同使用，从而要求人们不仅仅是寻找有效的阻燃剂，还要研究其最佳配方。
按化学组成的不同，阻燃剂大致可以分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂三大类。
一、 卤系阻燃剂
卤系阻燃剂品种最多，应用面也最广。
卤系中的氟化物由于价格高、阻燃效力差，非特殊情况一般极少作阻燃剂使用。
碘化物虽然阻燃效力好，但由于不稳定、易分解，而且价格高，因而也很少使用。
唯有氯、溴才是作为卤系阻燃剂中最重要、最普遍的元素。
实验表明，卤系阻燃剂在单独使用时，往往很难达到理想的阻燃效果，除非增加阻燃剂的用量。
可是阻燃剂用量加大，又给高聚物的机械性能、加工性能带来不良影响。
为解决这一矛盾，人们尝试添加一些其他物质同卤系阻燃剂混合使用，就可以较少用量获得较好的阻燃效¹—&mdash这这就是协同效应，常用的增效剂。
（二）磷系阻燃剂
磷系阻燃剂的特点是阻燃效力高，但由于它对高聚物的机械加工性能影响较大，因而不如卤系阻燃剂使用广泛。磷系阻燃剂包括无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂两大类。
1.无机磷阻燃剂：最常用的是红磷和聚磷酸铵。聚磷酸铵单独使用或与卤代物并用时，阻燃效果不大，当同其他磷化物或氯化物并用时，阻燃效能明显提高。
在燃烧时，会发生以下变化：磷化合Î&rarr磷磷Ë&rarr偏偏磷Ë&rarr聚聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃体覆盖于燃烧体表面，隔绝空气。对于含氧的高聚物，聚偏磷酸还具有脱水作用，使高聚物脱水分解，生成致密的炭化层，使燃烧终止。
2.有机磷阻燃剂：这类阻燃剂主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷化合物及卤化磷等。
这些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。如聚丙烯中添¼．、％％氯化石蜡、．、％％亚磷酸乙烯酯，可通¹ASTM—D635—56燃燃烧试验，如果不加氯化石蜡，即使加È1％％亚磷酸乙烯酯，也达不到以上的阻燃效果。
磷化合物的一个突出优点是防熔滴、发烟少，其中效果最佳的是卤化磷，若与聚磷酸铵并用，效果更好。
（三）其它无机阻燃剂
有机阻燃剂大多都有毒性、腐蚀性、发烟性等缺点，而且价格较贵、
无机阻燃剂恰恰可以弥补这些缺陷。一般无机阻燃剂往往兼有阻燃、消烟两种功能。
因此近年来无机阻燃剂得到了迅速发展。
除了前面提到µS、。无无机物外，还有ºA、。M、。、。M、。Z等等的无机物。
这些无机物阻燃剂大多是吸热失水，水蒸汽起冷却和稀释可燃气体的作用，从而抑制燃烧的进行。
1.铝化合物：主要品种ÊA（、O）、，，当外界温度达µ19℃℃时、A（、O）、开开始失水。
但由于它的失水温度太低，不大适合于高聚物用。
由于氧化铝来源丰富，价格低廉，具有阻燃剂、消烟剂和填充剂三重功能，所以仍不失为一个有发展前途的阻燃剂。
2.硼化合物：硼化合物是一类品种较多的阻燃剂，有硼酸锌、硼酸铵、硼酸、硼砂、偏硼酸钡等。
其阻燃机理除ÍA（、O）、一一样吸热失水外，还具有同磷化合物类似µ&ldquo膜膜效Ó&rdquo，，生成一层固熔体覆盖在高聚物表面，产生阻燃效果。
硼酸锌ÓSb2O等等量并用，阻燃效果可超过它们单独使用的任何一个，而且发烟量少、价格低，硼酸锌的价格只ÓSb2O的的三分之一左右，是一种理想µSb2O代代用品。
3.氢氧化镁是高分子材料的添加型无机阻燃剂，与其它无机阻燃剂相比，氢氧化镁具有较多优点、
（一）氢氧化镁具有阻燃、消烟和填充三重功能，赋予材料无烟性、无腐蚀性，能获得更优良的阻燃和消烟效果、
（二）氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，不造成环境污染、
（三）氢氧化镁的初始热分解温度Î34℃℃、49℃℃分解完全，比氢氧化铝的分解温度¸14℃℃。
它的总吸热量Î44.8KJ/mo，，比氢氧化铝的总吸热量约¸17。。
因此，它能承受更高的加工温度，有利于在产品生产中加快挤塑速度，缩短模塑时间、
（四）氢氧化镁在燃烧分解时除自身进行脱水外，还能促进聚合物的成碳作用，形成保护层，发挥出更好的阻燃效果；
（五）氢氧化镁与其它阻燃剂配合使用表现出良好的阻燃协同效应。
二、燃烧及阻燃机剂
要要研究阻燃剂的阻燃机理，必须首先了解高聚物燃烧机理。
（一）燃烧机剂
有机高聚物的燃烧，实质是热分解的过程伴随着发光、发热和氧的化学反应。
可燃性物质、氧气和能量是其三要素。
（二）阻燃机剂
根据上面的燃烧机理，可以知道通过吸收热能、降低燃烧体的温度，除去能量；隔断空气；供¸CO等等惰性气体，使气体的组成改变，离开燃烧极限；捕获活性自由基等办法，使热分解反应终止。
2、凝相阻燃机剂
凝凝相阻燃就是阻燃剂以凝聚相形态，发挥其阻燃作用。可分成膜阻燃和壁面阻燃效应两种。
1.成膜效应
阻燃剂受到高温后，在燃烧体表面形成一层不易燃烧、不易挥发的保护膜，从而把燃烧体ÍO和和火源隔绝开来，使火焰熄灭。
无机磷阻燃剂的阻燃机理就以凝相机理为主，在燃烧时，磷化合物逐步分解成磷酸、偏磷酸，最后生成玻璃体状的聚偏磷酸，覆盖于燃烧体的表面，隔绝空气。
2.壁面效应
所谓壁面效应，就是阻燃剂在高温时产生的一种惰性粉尘，这些惰性粉尘就像容器的器壁一样，既能吸收燃烧热，又能吸附燃烧过程的活性物质，使活性物质失活，从而抑制燃烧。
三、阻燃剂的评估方法
为了评估各种阻燃剂的优劣，国际上陆续建立起许多试验方法和标准。
这两个试验标准在我国已被广泛采用。
每种规则取三个试样进行平行试验。
将试样上端竖直固定，离其下端一处放些药棉。
点燃试样下¶1秒秒钟，将火源移走，记录燃烧时间。
根据试样的点燃、燃烧时间和滴落情况的不同，将试验结果分为三个等级、V；、V；、V。。
墙壁嵌以石膏板，房间外面装有各种自动监测仪器，当试验材料在房内燃烧时，监测仪器自动记录下燃烧过程中的各种有关现象和数据，如温度、烟雾、有害气体等。
通过模拟火灾试验测得的结果可信度高，和实际火灾中的真实燃烧结果相吻合，对阻燃剂的研究开发具有更大的指导作用。
原则上，能够阻止高聚物材料燃烧的物质都可选作阻燃剂。
但实际上，除阻燃性外，阻燃剂还必须具备下列条件、
1）、 热分解温度要高于高聚物的加工温度（大约高³6℃℃左右）。
2）、 相溶性好。能够与高聚物均匀混合，不析出。
3）、 对其施加对象的其他性能无严重不良影响。如机械性能、加工性能、熔融指数及各项强¶等等。
4）、 生产成本低、无毒，燃烧时不释放有毒和腐蚀性气体。
实际上，任何单一物质均难以满足上述各种条件，好的阻燃剂往往由两种以上物质协同使用，从而要求人们不仅仅是寻找有效的阻燃剂，还要研究其最佳配方。
一、 卤系阻燃剂
卤系阻燃剂品种最多，应用面也最广。
卤系中的氟化物由于价格高、阻燃效力差，非特殊情况一般极少作阻燃剂使用。
碘化物虽然阻燃效力好，但由于不稳定、易分解，而且价格高，因而也很少使用。
唯有氯、溴才是作为卤系阻燃剂中最重要、最普遍的元素。
实验表明，卤系阻燃剂在单独使用时，往往很难达到理想的阻燃效果，除非增加阻燃剂的用量。
可是阻燃剂用量加大，又给高聚物的机械性能、加工性能带来不良影响。
为解决这一矛盾，人们尝试添加一些其他物质同卤系阻燃剂混合使用，就可以较少用量获得较好的阻燃效¹—&mdash这这就是协同效应，常用的增效剂。
（二）磷系阻燃剂
磷系阻燃剂的特点是阻燃效力高，但由于它对高聚物的机械加工性能影响较大，因而不如卤系阻燃剂使用广泛。磷系阻燃剂包括无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂两大类。
1.无机磷阻燃剂：最常用的是红磷和聚磷酸铵。聚磷酸铵单独使用或与卤代物并用时，阻燃效果不大，当同其他磷化物或氯化物并用时，阻燃效能明显提高。
在燃烧时，会发生以下变化：磷化合Î&rarr磷磷Ë&rarr偏偏磷Ë&rarr聚聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃体覆盖于燃烧体表面，隔绝空气。对于含氧的高聚物，聚偏磷酸还具有脱水作用，使高聚物脱水分解，生成致密的炭化层，使燃烧终止。
2.有机磷阻燃剂：这类阻燃剂主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷化合物及卤化磷等。
这些化合物大多同氮、溴化合物并用以提高阻燃效果。如聚丙烯中添¼．、％％氯化石蜡、．、％％亚磷酸乙烯酯，可通¹ASTM—D635—56燃燃烧试验，如果不加氯化石蜡，即使加È1％％亚磷酸乙烯酯，也达不到以上的阻燃效果。
磷化合物的一个突出优点是防熔滴、发烟少，其中效果最佳的是卤化磷，若与聚磷酸铵并用，效果更好。
（三）其它无机阻燃剂
有机阻燃剂大多都有毒性、腐蚀性、发烟性等缺点，而且价格较贵、
无机阻燃剂恰恰可以弥补这些缺陷。一般无机阻燃剂往往兼有阻燃、消烟两种功能。
因此近年来无机阻燃剂得到了迅速发展。
除了前面提到µS、。无无机物外，还有ºA、。M、。、。M、。Z等等的无机物。
这些无机物阻燃剂大多是吸热失水，水蒸汽起冷却和稀释可燃气体的作用，从而抑制燃烧的进行。
1.铝化合物：主要品种ÊA（、O）、，，当外界温度达µ19℃℃时、A（、O）、开开始失水。
但由于它的失水温度太低，不大适合于高聚物用。
由于氧化铝来源丰富，价格低廉，具有阻燃剂、消烟剂和填充剂三重功能，所以仍不失为一个有发展前途的阻燃剂。
2.硼化合物：硼化合物是一类品种较多的阻燃剂，有硼酸锌、硼酸铵、硼酸、硼砂、偏硼酸钡等。
其阻燃机理除ÍA（、O）、一一样吸热失水外，还具有同磷化合物类似µ&ldquo膜膜效Ó&rdquo，，生成一层固熔体覆盖在高聚物表面，产生阻燃效果。
硼酸锌ÓSb2O等等量并用，阻燃效果可超过它们单独使用的任何一个，而且发烟量少、价格低，硼酸锌的价格只ÓSb2O的的三分之一左右，是一种理想µSb2O代代用品。
3.氢氧化镁是高分子材料的添加型无机阻燃剂，与其它无机阻燃剂相比，氢氧化镁具有较多优点、
（一）氢氧化镁具有阻燃、消烟和填充三重功能，赋予材料无烟性、无腐蚀性，能获得更优良的阻燃和消烟效果、
（二）氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，不造成环境污染、
（三）氢氧化镁的初始热分解温度Î34℃℃、49℃℃分解完全，比氢氧化铝的分解温度¸14℃℃。
它的总吸热量Î44.8KJ/mo，，比氢氧化铝的总吸热量约¸17。。
因此，它能承受更高的加工温度，有利于在产品生产中加快挤塑速度，缩短模塑时间、
（四）氢氧化镁在燃烧分解时除自身进行脱水外，还能促进聚合物的成碳作用，形成保护层，发挥出更好的阻燃效果；
（五）氢氧化镁与其它阻燃剂配合使用表现出良好的阻燃协同效应。
二、燃烧及阻燃机剂
要要研究阻燃剂的阻燃机理，必须首先了解高聚物燃烧机理。
（一）燃烧机剂
有机高聚物的燃烧，实质是热分解的过程伴随着发光、发热和氧的化学反应。
可燃性物质、氧气和能量是其三要素。
（二）阻燃机剂
根据上面的燃烧机理，可以知道通过吸收热能、降低燃烧体的温度，除去能量；隔断空气；供¸CO等等惰性气体，使气体的组成改变，离开燃烧极限；捕获活性自由基等办法，使热分解反应终止。
2、凝相阻燃机剂
凝凝相阻燃就是阻燃剂以凝聚相形态，发挥其阻燃作用。可分成膜阻燃和壁面阻燃效应两种。
1.成膜效应
阻燃剂受到高温后，在燃烧体表面形成一层不易燃烧、不易挥发的保护膜，从而把燃烧体ÍO和和火源隔绝开来，使火焰熄灭。
无机磷阻燃剂的阻燃机理就以凝相机理为主，在燃烧时，磷化合物逐步分解成磷酸、偏磷酸，最后生成玻璃体状的聚偏磷酸，覆盖于燃烧体的表面，隔绝空气。
2.壁面效应
所谓壁面效应，就是阻燃剂在高温时产生的一种惰性粉尘，这些惰性粉尘就像容器的器壁一样，既能吸收燃烧热，又能吸附燃烧过程的活性物质，使活性物质失活，从而抑制燃烧。
三、阻燃剂的评估方法
为了评估各种阻燃剂的优劣，国际上陆续建立起许多试验方法和标准。
这两个试验标准在我国已被广泛采用。
每种规则取三个试样进行平行试验。
将试样上端竖直固定，离其下端一处放些药棉。
点燃试样下¶1秒秒钟，将火源移走，记录燃烧时间。
根据试样的点燃、燃烧时间和滴落情况的不同，将试验结果分为三个等级、V；、V；、V。。
墙壁嵌以石膏板，房间外面装有各种自动监测仪器，当试验材料在房内燃烧时，监测仪器自动记录下燃烧过程中的各种有关现象和数据，如温度、烟雾、有害气体等。
通过模拟火灾试验测得的结果可信度高，和实际火灾中的真实燃烧结果相吻合，对阻燃剂的研究开发具有更大的指导作用。
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