阻燃材料作为关乎社会公共安全和人们生命财产安全的材料其研究和生产至关重要。在多的阻燃剂品种中,素阻燃剂具有阻燃效果好、用量少,对材料的力学性能影响小等优点,长以来一直作为主要的有机阻燃剂品种使用,但由于系阻燃剂自身的缺陷、工业界的推动以及成本因素,含素阻燃剂的应用将有所减少。无机阻燃剂如金属氧化物、硅酸盐等具有发烟量少不产生毒气的优点,但是这类阻燃剂需要的添加量大,往往大于60%,严重影响材料的力学性能
如今,以P、N、C为主要核心的膨胀型阻燃剂(R)正在受到越来越多的关注。IFR具有高效、低烟、低毒、添加量少、无熔滴等优点,在某些材料中具有比其他阻燃剂更加优异的阻燃表现因此FR也就被越来越多地应用于各种复合材料中。并且膨胀阻燃技术已成为当前最活跃的阻燃研究领域之一,其研究应用前景广阔
HFR的组成、分类及阻燃机理
FR的分类
膨胀型阻燃剂具有不同的分类方法。膨胀型阻燃剂FR)按所含主要元素不同,可分为有机含磷膨胀型阻燃剂和无机膨胀型石墨阻燃剂两大类。膨胀型阻燃剂FR)按组分不同,可分为单组分膨胀型阻燃剂和混合型膨胀阻燃剂。膨胀型阻剂FR按作用机理不同,可分为化学膨胀型阻燃剂和物理膨胀型阻燃剂。其中化学膨胀型阻燃剂主要成分是磷,物理膨胀型阻燃剂则以膨胀型石墨(EG)为主。目前使用的大多为化学膨胀型阻燃剂
IFR的阻燃机理膨胀型阻燃剂的阻燃机理可分为凝聚相阻燃机理和气相阻燃机理。
凝聚相阻燃机理
膨胀型阻燃剂在凝聚相中起主导作用,它是通过被阻燃的材料在燃烧时形成多孔泡沫炭质层发挥阻燃作用的?。炭质层的形成可分为以下步骤:
(1)在较低温度下,酸源释放出无机酸(如磷酸或偏聚磷酸等)酯化多元醇同时还作为脱水剂
(2)在高于释放酸的温度下,体系中的胺作为催化剂,加速了无机酸与多元醇的酯化反应
(3)在酯化反应中气源产生的不燃性气体和生成的水蒸汽主要有:NO和NH3,它们可以使熔融状态的体系膨胀发泡,此外无机酸使酯和多元醇脱水成炭进一步发泡膨胀。
(4)当酯化反应接近终止时,体系便开始胶化和固化,最终会形成多孔泡沫炭层,多孔泡沫炭层可隔热、隔氧。
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