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，如有機磷氮膨脹型阻燃劑；例如，硼砂具有10個分子的結(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，使燃燒不能進行，如硼化合物與鉬化合物。

     此類物質(zhì)在受熱分解時能夠產(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)生了一個甲基和一個甲硅烷基自由基。生成的甲基自由基從另一個甲基基團上吸收一個氫原子,生成一個甲烷分子和一個鏈上連接的亞甲基自由基。然后該亞甲基自由基攻擊一個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),同時產(chǎn)生一個新的甲基自由基。另一方面,產(chǎn)生的甲硅烷基自由基同時攻擊硅氧烷鏈上的氧原子或二氧化硅上的硅醇基團,形成三官能。