卤素阻燃剂的三种阻燃机理
近年来,各类高分子材料广泛应用于我们日常生活、生产和社会建设的各个行业和领域,在国民经济建设中发挥着巨大的作用。但是此类高分子材料通常具有易燃的特点,而阻燃剂的应用能够很好的解决这一点。
卤系阻燃剂是含有卤素元素以及卤素元素其阻燃作用的一类阻燃剂。卤系有4种卤系元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)都具有阻燃性,阻燃效果按F、Cl、Br、I的顺序依次增强,以碘系阻燃剂最强。生产上只有氯类和溴类阻燃剂被大量使用,而氟类和碘类阻燃剂少有应用,这是因为含氟阻燃剂中的C—F键太强而不能有效捕捉自由基,而含I阻燃剂的C—I键太弱容易被破坏,影响了聚合物性能(如光稳定性),使阻燃性能在降解温度以下就已经丧失。卤系阻燃剂(特别是溴系阻燃剂)的最大优点就是阻燃效率高、用量少、相对成本较低。研究表明,当某种材料的氧指数大于25%时,该材料不易燃烧,当氧指数大于27%时,材料具有自熄性。
目前,卤素阻燃剂的阻燃机理可以分为以下三个方面
1.阻隔降温
由于卤系阻燃系的C—X的键能低,它的分解温度基本与材料的热分解温度一致,阻燃剂受热分解时,其间吸收一部分热量,降低了温度,同时,分解生成的卤化氢气体HX的密度大于空气,可以排挤走材料周围的空气,形成氧渗屏障。
2.终止链反应
HX还可以与聚合物分解的自由基HO·反应生成卤系自由基X·,X·又可以与高分子链反应生成HX,如此循环,从而切断了HO·与氧的反应。
3.切断热源
阻燃剂的存在减弱了高分子链之间的范德华力,使材料在受热时处于粘流态,此时的材料具有流动性,而在受热流动时可以带走一部分火焰和热量,从而实现阻燃的效果。
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