阻燃作用及塑胶燃烧原理

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1、36塑料助剂2002年第2期（总第32期）讲座阻燃作用原理和塑料阻燃剂杨明（《塑料助剂》编辑部，南京，210006）摘要本文扼要介绍了阻燃剂的作用原理、类别、发展动态及使用时应注意的事项。关键词阻燃剂作用塑料基反应的过程，当自由基反应受到遏制或中1前言止时，燃烧也会减弱甚至熄灭。塑料的阻燃物质的燃烧过程是一个激烈的氧化过剂便是可以改变燃烧条件或者遏制自由基反程，也是一个自由基反应过程。因此，要使物应使着火的塑料自熄的一种添加剂，不同种质燃烧必须具备下列三个条件：类的阻燃剂其灭火机理与灭火能力是不同(1)足够的可燃物；的，需要指出的是：阻燃剂只能在

2、塑料开始着(2)一定浓度及数量的氧，如空气；火时使火焰自熄或减弱，对于熊熊大火，它是(3)一定高的温度及/或火源。无能为力的。不同的物质对达三个条件的要求也不相2塑料的燃烧历程同，在这三个条件均具备时，物质即燃烧。在燃烧的过程中，随着燃烧的进程，这三在上述三个燃烧条件具备后，塑料便会个条件也在变化，当其中一个条件达不到该着火并燃烧，在塑料达到燃烧条件至燃烧，要物质所需的要求时，燃烧便会减弱直至火焰经过下图的燃烧历程。完全熄灭。同时，由于燃烧过程主要是自由下面，兹就图说明如下：不燃性→气体水分液体无焰燃烧→蒸发→→→不完全↓→烟产物↑燃烧微粒↑Δ分

3、解或塑料→→解聚→↑碳化气体→熔融→→残渣产物氧↑可燃性有焰→气体↑→着火→燃烧图塑料燃烧的机理示意图第2期杨明.阻燃作用原理和塑料阻燃剂372.1前期过程性更大，因为它除提供热源，支持气相燃烧前期过程是燃烧的准备过程，它包括两外，还会产生使人视野不清的烟雾，对如何遏个阶段：制阴燃已成为研究阻燃作用机理的一个新亮(1)水分与其他沸点较低的挥发物逸出点，并由此开发出一些新型阻燃剂，如磷氮膨及塑料自身的熔融；胀型阻燃剂和硅阻燃剂。(2)热解或分解阶段，当聚合物达到其热3阻燃剂的作用原理解或分解温度时，聚合物即裂解或分解成低分子产物、高沸点的焦油状物及

4、炭化物，为燃阻燃剂的阻燃作用原理大致可分为以下烧提供可燃物。四种。这两个阶段都是吸热过程。因此，外界3.1冷却效应热源的热通量愈大，燃烧过程的速度愈快。一些阻燃剂能够吸收塑料在燃烧过程中2.2气相燃烧所释放的热量，使燃烧中的塑料温度降低，防塑料裂解或分解产生的气体，如甲烷、乙止塑料继续分解或裂解，中断可燃气体的来烯、丁烷等，都是可燃的，它们在充分的氧存源，从而使火焰熄灭。在下遇火即开始燃烧，有时在没有火焰的存3.2隔绝效应在下，当其达到一定的温度后，也会燃烧，这起隔绝效应的阻燃剂，在燃烧过程中能一种情况称为自燃。产生不燃性气体或泡沫层，或形成一层

5、液体燃烧过程通常发生在热解过程之后，但或固体覆盖层，使燃烧过程因无氧气补充而有些塑料制品由于其中含有沸点低于塑料分中止。最近的研究表明，泡沫层的生成，在阻解温度的可燃性添加剂，如非阻燃性的增塑燃作用中极为重要。剂，在火源存在下，在塑料热解前即开始燃3.3消除自由基效应烧，这就是为什么软质PVC制品比硬质PVC由于气相燃烧完全是自由基反应，而在制品更易燃烧之故。固相燃烧过程中，也包含自由基反应，故消除气相燃烧纯粹是自由基反应的过程。热解过程中产生的自由基如H·、OH·、2.3固相燃烧CH3·，能使燃烧过程的自由基反应链中断，塑料热解后产生可燃气体的

6、同时所残留切断可燃气体的来源并中止气相燃烧反应。的一些不挥发的焦油状物及炭化物，在一定3.4稀释效应的条件〔温度、热通量（传入的热量)、氧气〕在燃烧时能释放出不燃性气体，稀释可下，也会燃烧，这种燃烧一般不产生火焰，通燃性气体及燃烧区域中的氧，使氧浓度达不常称作阴燃。阴燃的后果是：焦油状物及炭到燃烧所需的浓度。化物继续分解或不完全燃烧并继续向火焰提大多数阻燃剂的作用以一种为主，兼具供可燃性气体及烟雾。固相燃烧的反应很复其他一种或多种作用的功能。杂，其中既有自由基反应，也有非自由基反4阻燃剂的类别应。气相燃烧和固相燃烧都是放热反应。因阻燃剂分为添加型

7、及反应型两大类。此，燃烧过程会使环境温度升高，在氧气能充4.1添加型分供给的情况下，燃烧将愈演愈烈。添加型阻燃剂是塑料中主要应用的一过去的阻燃剂的研究重点多放在遏制或类，根据化学成分，又可再分为下面几类。熄灭气相燃烧上。但近来发现，阴燃的灾害4.1.1有机卤素化合物38塑料助剂2002年第2期（总第32期）常用的有溴化物及氯化物，特别是溴化溴二苯醚(DBPO)，最常用的氯化物是含氯量物，这是目前使用得最多的一类阻燃剂。氯70%的氯化石蜡，后者常用于一些加工温度化物的价格比溴化物低，毒性也比溴化物小，低的阻燃制品，如软聚氯乙烯中。但由于使用量较大，

8、一般塑料加工厂仍比较为了增加阻燃剂的持久性及与塑料的相喜欢采用溴系阻燃剂。容性，近年来还开发了系列高分子量聚合物卤素阻燃剂的阻燃作用原理