1、第八章 阻燃劑 第一節(jié) 聚合物燃燒 一、聚合物燃燒過程 二、聚合物燃燒反應(yīng) 三、影響聚合物燃燒的因素 四、聚合物燃燒的發(fā)煙性 五、影響聚合物燃燒發(fā)煙性的因素 六、聚合物燃燒的釋毒性 第二節(jié) 聚合物阻燃和抑煙 一、基本原理 二、阻燃劑及其阻燃機(jī)理 三、抑煙劑及其抑煙機(jī)理1概況1您的內(nèi)容打在這里，或者通過復(fù)制您的文本后。概況2您的內(nèi)容打在這里，或者通過復(fù)制您的文本后。概況3您的內(nèi)容打在這里，或者通過復(fù)制您的文本后。+整體概況2第一節(jié) 聚合物燃燒 合成聚合物材料具有優(yōu)良的性能，其應(yīng)用范圍越來越廣，特別是在建筑、交通、家具、電子電器及日用制品等行業(yè)被大量使用，美化和方便了人們的環(huán)境和生活，獲得了顯著的

2、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已逐步代替了傳統(tǒng)材料。但是，絕大多數(shù)常用合成聚合物材料在空氣中是可燃或易燃的，并且，與天然聚合物材料相比，在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的有毒且具腐蝕性的氣體和煙塵，因此由其引起的火災(zāi)所造成的后果就更為嚴(yán)重。正有鑒于此，聚合物材料阻燃技術(shù)的開發(fā)已引起世界各國的高度重視。 常用聚合物材料的燃燒特性見后頁表。3聚合物燃燒難易程度離開火源燃燒性表面狀態(tài)嗅味熱塑性塑料聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯尼龍有機(jī)玻璃賽璐珞(硝化纖維塑料)難燃易燃易燃易燃緩燃易燃劇燃不然燃燒燃燒燃燒燃燒燃燒燃燒軟化熔融滴落膨脹滴落發(fā)軟熔融滴落發(fā)軟全燃鹽酸刺激味石蠟氣味石蠟氣味特殊氣味燒羊毛味香味無味熱固性塑料酚醛塑料(無

3、填料)酚醛塑料(木粉填充)脲醛塑料三聚氰胺塑料難燃緩燃難燃難燃不然不然不然不然裂紋膨脹、裂紋膨脹、裂紋膨脹、裂紋甲醛味甲醛味甲醛味甲醛味常用聚合物材料的燃燒特性4 一、聚合物燃燒過程 聚合物的燃燒是在外部熱源作用下發(fā)生的一個(gè)包含一系列物理和化學(xué)變化的復(fù)雜過程，一般可分為5個(gè)基本階段： (1)加熱升溫 聚合物之所以發(fā)生燃燒，首先是因?yàn)樵谕獠繜嵩醋饔孟聹囟壬仙崴苄跃酆衔锎藭r(shí)會(huì)伴有熔融現(xiàn)象。5 (2) 熱分解 當(dāng)聚合物受熱升溫至分解溫度時(shí)，將發(fā)生熱分解，并產(chǎn)生可燃性氣體和其它熱分解產(chǎn)物，主要包括： 可燃?xì)怏w，如甲烷、乙烷、丙烷、甲醛、丙酮、一氧化碳等； 不燃?xì)怏w，如二氧化碳、氮?dú)獾龋?液體產(chǎn)物，

4、即熔融降解聚合物和預(yù)聚體； 固體產(chǎn)物，如碳化物等； 煙氣，即懸浮于空氣中的固體(如碳)顆粒。6 (3)著火 當(dāng)聚合物受熱產(chǎn)生的可燃性氣體濃度增大燃燒極限，并且被加熱到點(diǎn)燃溫度，聚合物即開始燃燒。 (4)持續(xù)燃燒 當(dāng)聚合物的燃燒凈熱，即聚合物的燃燒熱與加熱鄰接材料到燃燒狀態(tài)所需的熱量之差等于或大于0時(shí)，聚合物將持續(xù)自行燃燒。 (5)燃燒停止 當(dāng)聚合物燃燒進(jìn)行到燃燒凈熱為負(fù)值時(shí)，則已著火的聚合物將會(huì)在點(diǎn)火源移開后停止燃燒。 聚合物燃燒基本過程的圖解表示見后頁。7聚合物燃燒過程示意圖8 二、聚合物燃燒反應(yīng) 聚合物熱分解產(chǎn)物的燃燒是按自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行的，其機(jī)理與聚合物熱氧降解類似，包括下述四步： (

5、1)鏈引發(fā) (2)鏈增長R O2 RO2RO2 RH ROOH R (3)鏈支化ROOH RO HO2ROOH ROO RO + H2O9 (3)鏈終止R R RRRO RO ROORRO2 RO2 ROOR O2R HO ROH10 三、影響聚合物燃燒的因素 影響聚合物燃燒的因素很多，包括作為內(nèi)因的聚合物燃燒特性和作為外因的燃燒環(huán)境條件。在燃燒環(huán)境條件相同的情況下，則主要取決于聚合物的燃燒特性，包括化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)、比熱容、熱導(dǎo)率、分解溫度、燃燒熱、閃點(diǎn)和自然點(diǎn)、火焰溫度、極限氧指數(shù)以及燃燒速度等。 (1)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu) 聚合物燃燒實(shí)質(zhì)上為聚合物受熱發(fā)生熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體的燃燒，因此化學(xué)組

6、成和結(jié)構(gòu)不同的聚合物由于熱分解產(chǎn)物中可燃性氣體含量不同而具有不同的燃燒特性。顯然，熱分解產(chǎn)物中可燃性氣體含量越高的聚合物越容易燃燒。 常見聚合物的熱分解產(chǎn)物見后頁表。11聚合物熱分解產(chǎn)物聚烯烴聚苯乙烯聚氯乙烯含氟聚合物聚丙烯酸酯聚乙烯醇尼龍66氯化橡膠烯烴、鏈烯烴、環(huán)烯烴苯乙烯單體及其二聚物、三聚物HCl、芳香烴化合物、多環(huán)碳?xì)浠衔锼姆蚁朔惗∠┍┧釂误w、氰化氫乙醛、乙酸胺、CO、CO2HCl、雙戊烯、異八二烯常用聚合物的熱分解產(chǎn)物12 (2)比熱容1g物質(zhì)溫度升高1所需吸收的熱量 在其它因素相同的情況下，比熱容大的聚合物材料，在燃燒過程的加熱階段需要較大的熱量，因此較難燃燒。 常用

7、聚合物的比熱容見下表。常用聚合物的比熱容聚合物比熱容/J(g)-1聚合物比熱容/J(g)-1聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚四氟乙烯2.31.91.30.81.21.0聚甲基丙烯酸甲酯環(huán)氧樹脂聚碳酸酯ABS1.51.01.31.31.713 (3)熱導(dǎo)率 熱導(dǎo)率又稱熱導(dǎo)系數(shù)，是一個(gè)表示物質(zhì)熱傳導(dǎo)性能的物理量。在其它因素相同的情況下，熱導(dǎo)率大的聚合物材料，在燃燒過程的加熱階段升溫較慢，因此較難燃燒。 常用聚合物的熱導(dǎo)率見下表。常用聚合物的熱導(dǎo)率聚合物熱導(dǎo)率/W(mK)-1聚合物熱導(dǎo)率/W(mK)-1聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚四氟乙烯33.552.011.712.612.629.325.1聚甲基

8、丙烯酸甲酯環(huán)氧樹脂聚碳酸酯ABS16.825.116.821.019.318.933.514常用聚合物的熱分解產(chǎn)物聚合物熱分解溫度/聚合物熱分解溫度/聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚四氟乙烯340440320400300400200300500550聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯腈尼龍6纖維素180280250350300350280380 (4)分解溫度 由于聚合物燃燒實(shí)質(zhì)上為聚合物受熱發(fā)生熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體的燃燒，因此，一般來說，熱分解溫度較低的聚合物較易燃燒。 常用聚合物的熱分解溫度見下表。15常用聚合物的燃燒熱聚合物燃燒熱/kJg-1聚合物燃燒熱/kJg-1聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚四氟

9、乙烯45.8846.6143.9640.1818.0528.034.2聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯尼龍ABS26.2130.5230.8435.25 (5)燃燒熱 燃燒熱是維持燃燒和延燃的重要因素。大多數(shù)聚合物的燃燒是放熱反應(yīng)。常用聚合物的燃燒熱見下表。16常用聚合物的閃點(diǎn)和自然點(diǎn)聚合物閃點(diǎn)/自然點(diǎn)/聚合物閃點(diǎn)/自然點(diǎn)/聚乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯發(fā)泡聚氨酯340360390310350495455415聚甲基丙烯酸甲酯丙烯腈-苯乙烯共聚物338366486566 (6)閃點(diǎn)和自然點(diǎn) 閃點(diǎn)是明火可以引燃的最低溫度，而自然點(diǎn)是不需明火引燃而自發(fā)燃燒的最低溫度。常用聚合物的閃點(diǎn)和自然點(diǎn)見下表。17常用聚合物

10、的火焰溫度聚合物火焰溫度/ 聚合物火焰溫度/ 聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚異丁烯21202120221019602130聚甲基丙烯酸甲酯聚氟乙烯火柴香煙20701710800900500800 (7)火焰溫度 與燃燒熱一樣，火焰溫度是維持燃燒和延燃的重要因素。大多數(shù)聚合物的火焰溫度比火柴和香煙高得多，約達(dá)2000 。常用聚合物的火焰溫度見下表。18 (8)極限氧指數(shù) 能維持聚合物燃燒的混合氣體中氧氣的最小體積分?jǐn)?shù)，稱為聚合物的極限氧指數(shù)(LOI) ，簡(jiǎn)稱氧指數(shù)。氧指數(shù)是衡量聚合物材料是否燃燒的重要指標(biāo)。由于空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20.9，所以，氧指數(shù)小于21的聚合物，一般可在空氣中被點(diǎn)燃。常

11、用聚合物的極限氧指數(shù)見下表。常用聚合物的極限氧指數(shù)聚合物L(fēng)OI/聚合物L(fēng)OI/聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯軟質(zhì)聚氯乙烯17.417.517.418.145492340聚甲基丙烯酸甲酯環(huán)氧樹脂聚碳酸酯聚四氟乙烯17.319.826289519 (9)燃燒速度 燃燒速度影響火災(zāi)的發(fā)展蔓延 。各種聚合物材料的燃燒速度不盡相同，因此，燃燒時(shí)的傳播速度也有快慢。在實(shí)際火災(zāi)中，材料的燃燒速度受外界氣體的擾動(dòng)和擴(kuò)散、熱的傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等因素的影響。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，常用聚合物的燃燒速度后頁表。常用聚合物的燃燒速度聚合物燃燒速度/ mmmin-1聚合物燃燒速度/ mmmin-1聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯ABS聚甲基丙

12、烯酸甲酯7.630.517.840.612.763.525.450.815.240.6聚氯乙烯聚碳酸酯聚酰胺脲醛樹脂硅橡膠聚四氟乙烯自熄自熄自熄自熄自熄不燃20 四、聚合物燃燒的發(fā)煙性 1. 聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙現(xiàn)象 煙霧是由可見固體或液體微粒懸浮在氣體中形成的。聚合物燃燒不但釋放大量的熱量，而且常常伴隨產(chǎn)生大量的煙霧和有毒氣體。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，在火災(zāi)的死亡事故中，約有80是由于火災(zāi)前期材料熱裂產(chǎn)生的煙霧和有毒氣體窒息中毒造成的。也就是說，就對(duì)生命安全而言，在火災(zāi)中，煙霧和毒氣比火焰更具威脅性。因此，研究弄清聚合物材料燃燒時(shí)的發(fā)煙性及其機(jī)理，并研究開發(fā)出有效的聚合物燃燒抑煙技術(shù)具有非常重要的意義。 不

13、同聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧的成分和濃度不同。顯然，聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧的成分和濃度也受燃燒條件，如溫度、風(fēng)量以及燃燒物的形狀等的影響。燃燒不完全時(shí)產(chǎn)生的煙霧更大。21 2. 聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙機(jī)理 關(guān)于聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生黑煙的機(jī)理，有不同的理論，其中最具有代表性的是碳雙鍵縮聚理論。聚合物燃燒時(shí)產(chǎn)生的黑煙主要是由碳微粒懸浮在氣體中形成的。根據(jù)該理論，這些碳微粒的生成是聚合物熱分解產(chǎn)生的含共軛雙鍵的鏈段經(jīng)進(jìn)一步斷裂、環(huán)化生成芳香族或多環(huán)聚合物，然后縮聚石墨化的結(jié)果。22 例如，聚氯乙烯燃燒時(shí)產(chǎn)生的碳粒子，據(jù)認(rèn)為是通過下列反應(yīng)形成的：23 象聚苯乙烯這樣帶苯基的聚合物燃燒時(shí)發(fā)煙量較大，據(jù)認(rèn)為，其原因在

14、于它們?cè)谌紵龝r(shí)很容易生成共軛雙鍵： 聚合物燃燒時(shí)通常也生成水，聚合物燃燒時(shí)若生成無色的低分子化合物微粒，則可能與水蒸氣相聚而冒白煙。24 3. 聚合物燃燒的發(fā)煙性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙性不是聚合物的固有性質(zhì)。聚合物燃燒時(shí)所產(chǎn)生的煙霧的成分和濃度主要取決于燃燒條件(如熱流量、氧化劑供應(yīng)、材料形狀、有無火焰等)以及燃燒環(huán)境狀況(如周圍溫度、燃燒空間的容積、通風(fēng)情況等)。但聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙性也與聚合物的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 常用聚合物材料的燃燒時(shí)的發(fā)煙性見后頁表。25常用聚合物材料燃燒時(shí)的發(fā)煙性聚合物形狀發(fā)煙程度聚合物形狀發(fā)煙程度聚四氟乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚偏二氯乙烯酚醛塑料片片薄膜泡沫極

15、小軟聚氯乙烯硬軟聚氨酯軟聚氨酯聚碳酸酯聚酰胺膜、片片泡沫片片較多聚乙烯聚乙烯硬聚氨酯硬聚氯乙烯薄膜泡沫泡沫片小環(huán)氧樹脂ABS聚丙烯聚苯乙烯片片片片多26 總體上，聚合物燃燒時(shí)的發(fā)煙性與聚合物分子結(jié)構(gòu)關(guān)系存在以下規(guī)律性： (1)脂肪族聚合物(特別是主鏈含氧原子的脂肪族聚合物)發(fā)煙量很低，主鏈上含有苯環(huán)的聚合物發(fā)煙量較多，而含多烯結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈上帶有苯環(huán)的聚合物發(fā)煙量更多； (2)含鹵（含氟除外）聚合物的發(fā)煙量相當(dāng)多，但不一定含鹵越高，發(fā)煙量越多； (3)碳/氫比越高，發(fā)煙量越多； (4)熱穩(wěn)定性越高，發(fā)煙量越少； (5)聚合物中加入阻燃劑，通常發(fā)煙量增多。27 含多烯結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈上帶有苯環(huán)的聚合物，之

16、所以發(fā)煙量多，是因?yàn)樗鼈內(nèi)菀淄ㄟ^環(huán)化、縮聚而石墨化。 熱穩(wěn)定性高的聚合物之所以發(fā)煙量少，是因?yàn)槠涑商歼^程不是在氣相而是在凝聚相發(fā)生。 碳/氫比高的聚合物之所以發(fā)煙量多，是因?yàn)槿紵龝r(shí)，聚合物分子中的C轉(zhuǎn)化為CO2和H轉(zhuǎn)化為H2O的反應(yīng)速率相同，因此，碳/氫比高的聚合物將析出多余的碳。 在聚合物中添加阻燃劑發(fā)煙量增多，則是因?yàn)樽枞紕┮种蒲趸瑴p少燃燒放熱，導(dǎo)致燃燒不完全所致。28 4. 聚合物的發(fā)煙起始溫度和速度 不同聚合物的發(fā)煙起始溫度存在較明顯差別。常用聚合物材料的發(fā)煙起始溫度見下表。常用聚合物材料燃燒時(shí)的發(fā)煙起始溫度聚合物形狀發(fā)煙起始溫度/聚合物形狀發(fā)煙起始溫度/聚乙烯軟聚氯乙烯硬聚氨酯硬聚

17、氨酯聚丙烯聚苯乙烯軟聚氨酯聚苯乙烯環(huán)氧樹脂ABS泡沫膜薄膜片片紙片片片片220242280293297298327340364390酚醛塑料聚乙烯丁苯橡膠聚酰胺硬聚氯乙烯聚碳酸酯酚醛塑料聚甲基丙烯酸甲酯聚四氟乙烯片膜片片片片泡沫片片392392400414440470500 500 500 50029 不同聚合物的發(fā)煙速度也不同。一般來說，起始發(fā)煙溫度高的材料，其發(fā)煙速度較小。 常用聚合物材料的發(fā)煙速度見下表。常用聚合物材料燃燒時(shí)的發(fā)煙速度聚合物發(fā)煙速度SDR/Dmmin-1聚合物發(fā)煙速度SDR/Dmmin-1聚縮醛聚酰胺(尼龍6)聚酰胺(尼龍12)聚甲基丙烯酸甲酯聚酰胺(尼龍66)低密度聚乙

18、烯高密度聚乙烯00015915聚碳酸酯聚酯聚苯醚聚苯乙烯丙烯腈-苯乙烯共聚物聚氯乙烯74848694959730 五、聚合物燃燒的釋毒性 聚合物燃燒時(shí)不但釋放熱量和煙霧，還可能釋放有毒氣體。不同聚合物燃燒時(shí)釋放的有毒氣體的種類和含量各不相同，見后頁表。值得注意的是，燃燒條件不同，如溫度、升溫速度、環(huán)境氣氛等不同，即使同一種材料，其生成的產(chǎn)物也會(huì)有所不同，尤其是各種產(chǎn)物的含量可能會(huì)有較大的變化。 由后頁表可見，CO、CO2是所有聚合物燃燒時(shí)均會(huì)產(chǎn)生的有毒氣體，而含氯、氟、氮、硫等元素的聚合物，燃燒時(shí)不但產(chǎn)生CO、CO2 ，還產(chǎn)生氯化氫、氟化氫、氰化氫、氨、二氧化硫和光氣(COCl2)等有毒有害氣

19、體。31聚合物材料燃燒時(shí)產(chǎn)生的毒性氣體聚合物毒性氣體產(chǎn)物聚合物毒性氣體產(chǎn)物聚烯烴聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯醇聚酯聚硅氧烷乙酸纖維素天然橡膠丁二烯橡膠乙丙橡膠丁基橡膠丁苯橡膠CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2CO、CO2聚氯乙烯含氟聚合物聚丙烯腈尼龍6尼龍66酚醛樹脂脲醛樹脂環(huán)氧樹脂硝酸纖維素氯丁橡膠丁腈橡膠HCl、COCl2、CO、CO2HF、CO、CO2HCN、CO、CO2HCN、CO、CO2HCN、CO、CO2苯酚、CO、CO2NH3、CO、CO2苯酚、CO、CO2HCN、CO、CO2HC

20、l、COCl2、CO、CO2HCN、CO、CO232第二節(jié) 聚合物阻燃和抑煙 一、基本原理 原理上，由于聚合物材料的燃燒特性與其組成和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此，要解決聚合物的阻燃性問題，也可從組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手。事實(shí)上的確已經(jīng)有像氟塑料、聚酰亞胺等具有高耐熱性和阻燃特性的聚合物材料付諸實(shí)用。但是，大量的實(shí)踐證明，要在保留聚合物材料應(yīng)用性能多樣性的前提下解決聚合物的阻燃和抑煙抑毒問題，最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和富有實(shí)效的方法還是使用各種稱為“阻燃劑”的添加劑。33 目前已開發(fā)出來的阻燃劑的種類很多，其具體的功能各不相同。但概括起來，它們都是通過一種或多種下列阻燃效應(yīng)而起作用的： (1)吸熱效應(yīng) 其作用是減慢聚合物

21、材料的升溫速度。 (2)覆蓋效應(yīng) 其作用是在較高溫度下形成穩(wěn)定的覆蓋層，或分解生成泡沫狀物質(zhì)，覆蓋于聚合物材料的表面，使聚合物材料因熱分解而生成的可燃性氣體難于逸出，并對(duì)材料起隔熱和隔絕空氣的作用。34 (3)稀釋效應(yīng) 具有這種功能的阻燃劑在受熱時(shí)可產(chǎn)生大量的不燃性氣體，使聚合物材料分解產(chǎn)生的可燃性氣體被稀釋而達(dá)不到可燃的濃度范圍，從而可阻止聚合物材料的發(fā)火燃燒。 (4)抑制效應(yīng)(捕獲自由基) 如前所述，聚合物的燃燒實(shí)質(zhì)上是熱分解產(chǎn)物的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，因此，在燃燒高溫下的自由基捕獲作用可以有效抑制聚合物的燃燒。 (5)增強(qiáng)效應(yīng)(協(xié)同效應(yīng)) 有些添加劑單獨(dú)使用時(shí)并不具有阻燃效果或效果很小，但當(dāng)與

22、其它阻燃劑并用時(shí)卻能顯著提高其阻燃效果，這種作用就稱為增強(qiáng)或協(xié)同效應(yīng)。35 二、阻燃劑及其阻燃機(jī)理 1. 阻燃劑的元素組成特征 目前已開發(fā)應(yīng)用的聚合物阻燃劑，主要是含第A族的N、P、As、Sb、Bi和第A族的Cl、Br，以及Al、B、Zn、Sn、Mo、Mg、Ca等的化合物。其中最常用和最有效的是含P、Cl、Br、Sb和Al的化合物。36 2. 阻燃劑的分類 (1)按使用方式分類 按使用方式的不同，阻燃劑可分為反應(yīng)型和添加型兩大類。 反應(yīng)型阻燃劑是能夠在聚合物合成過程中參與反應(yīng)，并結(jié)合到聚合物分子中的阻燃劑。反應(yīng)型阻燃劑具有穩(wěn)定性好。不易流失、毒性小、對(duì)聚合物性能影響較小等優(yōu)點(diǎn)，可以認(rèn)為是一類理

23、想的阻燃劑。可惜的是，由于反應(yīng)型阻燃劑的應(yīng)用不方便，因此目前實(shí)際應(yīng)用范圍還不廣，主要用于熱固性樹脂。 添加型阻燃劑是在聚合物加工前添加混合到聚合物混合料中并以物理狀態(tài)分散在聚合物材料中的阻燃劑。添加型阻燃劑雖然存在對(duì)聚合物材料性能影響較大的缺點(diǎn)，但由于使用方便、適用性強(qiáng)，因此已獲得廣泛應(yīng)用。37 (2)按化合物類型分類 按化合物類型的不同，阻燃劑可分為無機(jī)阻燃劑(包括無機(jī)填料)和有機(jī)阻燃劑兩大類。 (1)無機(jī)阻燃劑 無機(jī)阻燃劑的品種很多，較重要的無機(jī)阻燃劑見后頁表。 較重要的無機(jī)阻燃劑所含元素化合物名稱起作用的相態(tài)PSnSbMoBZrAlMgCa紅磷氧化錫、氫氧化錫氧化銻氧化鉬、鉬酸銨硼酸鋅、

24、偏硼酸鋇氧化鋯、氫氧化鋯氫氧化鋁、堿式碳酸鋁鈉氫氧化鎂鋁酸鈣液相、固相不明氣相不明液相、固相不明固相、氣相固相、氣相固相、氣相38 不同的無機(jī)阻燃劑的功能不同：有單獨(dú)使用即顯示阻燃效果的，如紅磷；有與含鹵有機(jī)阻燃劑并用而顯示阻燃效果的，如Sb2O3；還有既起填充劑作用又能分解結(jié)晶水而顯示阻燃效果的，如氫氧化鋁。 無機(jī)阻燃劑具有熱穩(wěn)定性好、無毒、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、不揮發(fā)、效果持久等優(yōu)點(diǎn)；但是，無機(jī)阻燃劑也存在通常會(huì)對(duì)聚合物材料的加工成型性能和物理、電氣性能等產(chǎn)生負(fù)面影響的缺點(diǎn)。 基于無機(jī)阻燃劑具有突出的阻燃性能、環(huán)保和成本優(yōu)勢(shì)，而與聚合物基質(zhì)相容性差是無機(jī)阻燃劑之所以會(huì)對(duì)聚合物材料的加工成型性能

25、和物理、電氣性能等產(chǎn)生負(fù)面影響的主要原因所在，以改進(jìn)與聚合物相容性為目標(biāo)的無機(jī)阻燃劑改性研究已成為當(dāng)前阻燃劑研究的前沿課題之一。39 (2)有機(jī)阻燃劑 有機(jī)阻燃劑的品種也很多，按化合物類型細(xì)分，主要有磷系和鹵系阻燃劑兩類。磷系阻燃劑還可分為不含鹵和含鹵阻燃劑；而鹵系阻燃劑也可分為氯系和溴系阻燃劑。 常用有機(jī)阻燃劑見下表。常用有機(jī)阻燃劑磷系阻燃劑鹵系阻燃劑種類名稱種類名稱不含鹵磷酸三辛酯磷酸丁乙醚酯辛基磷酸二苯酯氯系氯化石蠟氯化聚乙烯全氯環(huán)戊癸烷含鹵磷酸三(氯乙基)酯磷酸三(2,3-二溴丙基)酯磷酸三(2,3-二氯丙基)酯溴系四溴丁烷，六溴苯六溴環(huán)十二烷四溴雙酚A十溴聯(lián)苯醚40 有機(jī)阻燃劑，尤其

26、溴系有機(jī)阻燃劑，由于阻燃效果好、用量少、對(duì)聚合物材料性能影響小，因此，盡管存在有毒、發(fā)煙量較高并會(huì)釋放高腐蝕性的鹵化氫氣體等問題，目前仍是應(yīng)用廣泛的重要阻燃劑。41 3. 阻燃劑的阻燃機(jī)理 (1)鹵系阻燃劑 單獨(dú)使用 鹵系阻燃劑單獨(dú)使用時(shí)，主要在氣相發(fā)揮阻燃作用。它們?cè)诟邷叵路纸馍傻柠u化氫可捕獲聚合物燃燒反應(yīng)中的活性HO、O 、H 自由基，生成活性較低的鹵素自由基，從而減慢或終止氣相燃燒自由基反應(yīng)，達(dá)到阻燃的效果：HX + H H2 + XHX + O HO + XHX + HO H2O + X 此外，鹵化氫還具有稀釋空氣中的氧、覆蓋于材料表面隔絕空氣而減慢聚合物燃燒速度的功效。 42 鹵銻

27、并用 Sb2O3單獨(dú)使用時(shí)不具有阻燃作用，但與鹵系阻燃劑并用時(shí)具有顯著的協(xié)同效應(yīng)。研究表明，這主要是因?yàn)椋?在高溫下， Sb2O3能與鹵化氫反應(yīng)生成鹵氧化銻(SbOCl)和三鹵化銻(SbX3)，而SbOCl可在很寬的溫度發(fā)生分步分解反應(yīng):43 SbOCl和SbX3是真正的阻燃劑，具有如下所述的多方面阻燃作用： a. 鹵氧化銻的分解為吸熱反應(yīng)，可有效降低材料的溫度和分解速度； b. 密度較大的SbX3蒸氣能較長時(shí)間停留在燃燒區(qū)，起到稀釋和覆蓋作用； c. 液態(tài)及固態(tài)SbX3微粒的表面效應(yīng)可降低火焰能量； d. 能促進(jìn)固相和液相的成碳反應(yīng)，而相對(duì)減緩生成可燃?xì)怏w的聚合物熱分解和氧化反應(yīng)，且生成的碳層可阻止可燃?xì)怏w擴(kuò)散進(jìn)入火焰區(qū)，并保護(hù)下層材料免遭破壞；44 e. SbX3在燃燒區(qū)內(nèi)可按如下反應(yīng)式捕獲維持燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的活性自由基，改變氣相燃燒反應(yīng)模式，