橡胶燃烧的实质是橡胶在高温下发生分解,生成可燃性气体,进而在氧和热的作用下发生燃烧。因此阻燃的主要方法是断绝燃烧时所需要的氧气或隔离热源。提高橡胶制品阻燃性:
1、要抑制橡胶高温分解所产生的可燃性气体,例如加入卤素化合物,使之产生难燃性气体,以隔离热源和氧气
2、尽可能降低体系温度、吸收热量,例如加入氢氧化铝,它在受热时放出结晶水、吸收热量或提高热传导性,也可起到阻燃作用;
3、选用自身阻燃性好、氧指数高、耐热性好、与阻燃剂和填充剂相容性好、燃烧传播速度较低的材料作为主体材料。
阻燃橡胶的配方设计主要是主体材料橡胶和阻燃剂的选择。阻燃橡胶胶种选择应遵循以下三个原则:
①橡胶本身具有阻燃性;
②燃烧时发热量小;
③具有优良的髙温耐热性。
一、阻燃橡胶的主体材料多选用难燃橡胶、难燃树脂或两者并用。从阻燃效果来看,橡胶可分为三类:①烃类橡胶,如天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶等,它们的氧指数均<20%,易燃;②含卤橡胶,它们有良好的阻燃性,氟橡胶>氯丁橡胶>氯磺化聚乙烯≈氯化聚乙烯,氟橡胶的氧指数高达65%以上,其他为25%~32%;③主链含非碳元素的橡胶,如硅橡胶、氯醇橡胶、聚氨酯橡胶等,有的易燃,有的难燃。橡胶和树脂的阻燃性能与其结构有着密切的关系。含卤素、苯环或共轭双键的橡胶,氧指数高,如氯丁橡胶的氧指数为33%,属难燃橡胶。非极性烃类橡胶的氧指数最低,如三元乙丙橡胶的氧指数只有20%,属于易燃橡胶。树脂分子链中含有苯环和卤素的,其氧指数较高,阻燃性较好。例如聚氯乙烯的氧指数比聚乙烯髙50%,聚四氟乙烯的氧指数比聚乙烯高75%。因此,阻燃橡胶的主体材料应选择氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、氯醚橡胶、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等含卤聚合物。硅橡胶也是较好的耐燃聚合物。
?二、在橡制品中加入阻燃剂是提高其阻燃性最常用的方法。阻燃剂的种类很多,按所含阻燃元素不同,可分为卤系阻燃剂磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷卤系阻燃剂、磷氮系阻燃剂等几类。
(1、卤系阻燃剂主要是氯和溴的化合物,最常用是氯化石蜡、全氯环戊癸烷、氯化聚乙烯、四溴乙烷、四溴丁烷等。卤系阻燃剂的阻燃效果与其结构有关,
阻燃效果:脂肪族卤化物>脂环族卤化物>芳香族卤化物。卤系阻燃剂在热解过程中,分解出能捕获传递燃烧自由基的X及HX,HX还可稀释可燃物裂解时产生的可燃气体,隔断可燃气体与空气的接触;
2、磷系阻燃剂主要有聚磷酸铵、磷酸酯类阻燃剂。常用的磷酸酯类阻燃剂有:磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸甲苯二苯酯(CDPP)磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三辛酯(TOP)、磷酸三芳基酯、辛基磷酸二苯酯(DPOP)等。其中,辛基磷酸二苯酯被美国食品医药局(FDA)确认为磷酸酯中唯一的无毒阻燃增塑剂,允许用于食品医药包装材料。磷酸酯类阻燃剂对含有羟基的聚氨酯、聚酯、纤维素等高分子材料的阻燃效果非常好,而对不含羟基的聚烯烃阻燃效果较小。磷系阻燃剂在燃烧过程中产生磷酸酐或磷酸,促使可燃物脱水炭化,
阻止或减少可燃气体产生。磷酸酐在热解时还形成熔融物覆盖在可燃物表面,使其氧化生成二氧化碳,起到阻燃作用;
3、在氮系阻燃剂中,氮的化合物和可燃物作用,促进交链成碳,降低可燃物的分解温度,产生的不燃气体能稀释可燃气体;
4、磷-卤系阻燃剂、磷氮系阻燃剂主要是通过磷-卤、磷氮协同效应作用达到阻燃目的的。?现因环保要求,含卤阻燃剂在一定程度上被限制使用,推荐高效环保复
合阻燃剂
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