阻燃尼龍之阻燃劑及其原理（3）

     阻燃劑的五大功能

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     阻燃—冷卻效應(yīng)

     一些阻燃劑能夠吸收塑料在燃燒時(shí)所釋放的熱量，使燃燒的塑料溫度下降，防止它繼續(xù)降解或裂解，中斷可燃?xì)怏w的來源，使火焰熄滅，如有機(jī)磷氮膨脹型阻燃劑；例如，硼砂具有10個(gè)分子的結(jié)晶水， 由于釋放出結(jié)晶水要奪取141.8kJ/mol熱量，因其吸熱而使材料的溫度上升受到了抑制，從而產(chǎn)生阻燃效果。水合氧化鋁的阻燃作用也是因其受熱脫水產(chǎn)生吸熱效應(yīng)的緣故。另外，一些熱塑性聚合物裂解時(shí)常產(chǎn)生的熔滴，因能離開燃燒區(qū)移走反應(yīng)熱，也能發(fā)揮一定的阻燃效果。

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     抑煙—隔絕效應(yīng)

     在燃燒過程中產(chǎn)生不燃性氣體或泡沫層，或形成一層液體或固體覆蓋層，使燃燒過程因無氧補(bǔ)充而中止，如鹵素阻燃劑、膨脹型石墨和多元醇及聚乙烯醇等。

     覆蓋效應(yīng)其作用是在較高溫度下生成穩(wěn)定的覆蓋層，或分解生成泡沫狀物質(zhì)，覆蓋于高聚物材料的表面，使燃燒產(chǎn)生的熱量難以傳入材料內(nèi)部，使高聚物材料因熱分解而生成的可燃性氣體難于逸出，并對(duì)材料起隔絕空氣的作用，從而抑制材料裂解，達(dá)到阻燃的效果。如磷酸酯類化合物和防火發(fā)泡涂料等可按此機(jī)理發(fā)揮作用。

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     散熱—消除自由基

     在燃燒過程中能消除裂解或熱解產(chǎn)生的自由基O·及OH·，使燃燒的鏈反應(yīng)中段，切斷可燃?xì)怏w的來源，如鹵素阻燃劑。高聚物的燃燒主要是自由基連鎖反應(yīng)，有些物質(zhì)能捕捉燃燒反應(yīng)的活性中間體HO·、H ·、·O·、HOO·等，抑制自由基連鎖反應(yīng)，使燃燒速度降低直至火焰熄滅。常用的溴類、氯類等有機(jī)鹵素化合物就有這種抑制效應(yīng)。

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     防滴—稀釋效應(yīng)

     在燃燒時(shí)能釋放出惰性氣體，稀釋可燃?xì)怏w及燃燒區(qū)域中的氧的濃度，使燃燒不能進(jìn)行，如硼化合物與鉬化合物。

     此類物質(zhì)在受熱分解時(shí)能夠產(chǎn)生大量的不燃性氣體，使高聚物材料所產(chǎn)生的可燃性氣體和空氣中氧氣被稀釋而達(dá)不到可燃的濃度范圍，從而阻止高聚物材料的發(fā)火燃燒。能夠作為稀釋氣體的有CO2, NH3, HCl和H2O等。磷酸胺、氯化胺、碳酸胺等加熱時(shí)就能產(chǎn)生這種不燃性氣體

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     阻燃—鉑金催化效應(yīng)

     根據(jù)上面提到的觀察結(jié)果,推測(cè)出由鉑化合物在高溫下引發(fā)反應(yīng),在 FR-029中起到了阻燃作用。給出了 FR-029在大約 400°C～500 °C下熱處理過程中亞甲基鍵結(jié)構(gòu)的形成過程。首先,在較高溫度下,由于鉑化合物的催化作用使材料中 S i-CH3鍵發(fā)生均裂,產(chǎn)生了一個(gè)甲基和一個(gè)甲硅烷基自由基。生成的甲基自由基從另一個(gè)甲基基團(tuán)上吸收一個(gè)氫原子,生成一個(gè)甲烷分子和一個(gè)鏈上連接的亞甲基自由基。然后該亞甲基自由基攻擊一個(gè)鄰近硅氧烷鏈上的硅原子,在硅氧烷材料中形成亞甲基結(jié)構(gòu),同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)新的甲基自由基。另一方面,產(chǎn)生的甲硅烷基自由基同時(shí)攻擊硅氧烷鏈上的氧原子或二氧化硅上的硅醇基團(tuán),形成三官能。