卤族元素在航天航空中的应用

《卤族元素在航天航空中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、航空材料及生活中的含卤阻燃剂陆畅10271128摘要:本文从一般物质燃烧的条件出发，首先阐述阻燃剂的工作机理，即物理法和化学法，随后从含卤阻燃剂说开来，比较含卤阻燃剂与无卤阻燃剂。比较中了解各自优缺点，好为了以后发明出更优质航空用阻燃剂奠定基础。关键字：阻燃剂，阻燃机理，卤素一、物质燃烧需要三个条件：（1）必须有可燃物；（2）必须与助燃性气体（最常见也是最主要的就是氧气，下同）接触；（3）温度达到可燃物的着火点。这三个条件缺一不可。聚合物的燃烧反应是自由基链锁反应。聚合物的阻燃所采取的措施就是基于上述原理。选择阻燃剂也正是从以上

2、这些方面来考虑的。二、阻燃剂的作用机理1、化学法(1)可燃性的高分子变性：通过阻燃剂参与聚合反应使本来有可燃性的高分子变成不可燃的（或是可燃性极差的）高分子。主要手段是交联、接枝和大分子量化。(2)终止自由基链锁反应等途径达到阻燃或减缓燃烧的作用：聚合物燃烧过程中产生的高能量自由基促进气相燃烧反应，阻燃剂通过捕获并消灭这些自由基切断自由基链锁反应就可以控制燃烧进而达到阻燃的目的。2、物理法主要通过冷却、稀释或形成绝热层而达到阻燃的目的。(1)冷却机理:阻燃剂在阻燃过程中发生脱水、相变、分解或其它吸热过程，降低聚合物表面和燃烧区域

3、的温度致使温度下降到聚合物的着火点以下，从而起到阻燃的效果。(2)稀释机理:一方面，大多数的阻燃剂在燃烧温度下释放出不能燃烧的非助燃性气体冲淡了助燃性气体的浓度到助燃极限以下；另一方面，有的助燃剂添加量极大（达50%以上）这在一定程度上稀释了固体中可燃性物质的浓度从而提高了该物质的阻燃性。(3)隔离膜机理:高温下阻燃剂可以在聚合物表面形成一层隔离层使可燃物与空气隔绝从而切断可燃物必须的助燃源（主要指空气中的氧气），这个隔离层同时有可能起到阻止热传递的作用。形成隔离膜的方式有：（1）利用阻燃剂热降解产物促进聚合物表面迅速脱水炭化进

4、而形成炭化层。由于单质炭不产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，因此具有阻燃保护效果；（2）某些阻燃剂在燃烧温度下分解成不挥发的玻璃状物质包覆在聚合物表面，这种致密的保护层起到了隔离膜的作用。三、常见含卤阻燃剂的阻燃机理(1)卤化磷系阻燃剂：卤化磷（RcPX）受热分解成膦R3P、HX和烷基卤化物RX，膦很容易氧化成膦氧化物（R3POn），膦氧化物进一步分解生成聚硅酸盐玻璃体覆盖在可燃物的表面形成隔离层。HX能把高能的HO+自由基捕获转变成低能量的X+自由基和水，水蒸发吸热成水蒸气既起到了降温的作用又能起到稀释助燃性气体的作用。同时，X+

5、自由基与烃反应又再生成HX，如此循环把HO+自由基链锁反应切断，反应如下：HX+·OH→H2O+·XHX+·O·→·OH+·XHX+H·→H2+·XHX+RCH2·→RCH3+·X如果其中添加自由基或氧化剂则与含卤阻燃剂起协同作用：SB2O3+6RCl→2SbCl3+3R2O此外聚合物阻燃剂体系分解产生的H2O、HCl、HBr、CO2、NH3和N2等不可燃又不助燃性的气体在一定程度上将可燃物气化燃烧物及助燃性气体稀释从而达到阻燃效果。(2)溴系阻燃剂：加入氧化锑效果更好，因为生成的SbX3是高沸点物质(3)氯系阻燃剂：　　有机氯

6、阻燃剂的作用机理与有机溴阻燃剂相似，但不如溴系阻燃剂那样高效，通常与氧化锑一起配合使用，氯桥酸酐（HET酸）是一种反应型阻燃剂，环氧氯丙烷也可以作为反应单体制作含氯透明阻燃树脂。氯化石蜡是氯系阻燃剂的主要品种。按氯含量不同可分为50-70号不同品种。现在一般氯化石蜡以70号为主，氯化石蜡兼有阻燃和增韧功能。氯-锑的协同效果十分明显，当树脂中氯含量在10%以上，SB：Cl之比为1：2时，这样的配合会产生最佳协同效果。(4)协同作用机理：将现有阻燃剂进行复配，使各种作用机理共同发生作用从而达到降低阻燃剂用量并起到更好的阻燃效果。如S

7、b2O3与有机卤协同使用可构成一种非常有效的阻燃体系。有机卤化物放出HX或卤素再与Sb2O3作用生成三卤化锑或卤化锑酰，这些锑化合物具有阻燃作用，其中产物SbX3阻燃作用很大，它能形成一种惰性气体减少可燃物与助燃性气体接触，高温下挥发进入火焰中分解生成各种锑化物和卤素游离基，它们改变了火焰的化学性质，消耗了火焰的能量从而起到阻燃作用。四、非卤常见无机阻燃剂及阻燃机理代表产品：氢氧化铝、氢氧化镁、红磷及包覆红磷、聚磷酸铵、氧化锑、硼酸锌等。(1)氢氧化铝，是国际上阻燃剂中用量最大的一种。其阻燃机理是：①聚合物中添加氢氧化铝，降低可

8、燃聚合物浓度；②在250℃左右开始脱水，吸热，抑制聚合物升温；③分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气浓度，可阻止燃烧进行；④在可燃物表面生成Al2O3，可阻止燃烧]。氢氧化铝有添加量大的缺点，通常需要加入50%以上才能显示很好的阻燃效果。氢氧化镁的阻燃机理与氢氧