材料添加剂化学第二版课件教学课件 作者 辛忠 编著第十六章 阻燃剂.ppt

《材料添加剂化学第二版课件教学课件 作者 辛忠 编著第十六章 阻燃剂.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料添加剂化学阻燃的种类及合成2阻燃剂的应用3材料的燃烧和阻燃剂的作用机理1第十六章阻燃剂阻燃剂的发展趋势416.1材料的燃烧和阻燃剂的作用机理1燃烧机理2合成材料燃烧性标准3阻燃机理16.1.1燃烧机理材料的燃烧大致分为五个不同阶段。①加热阶段由外部热源产生的热量给予材料，使材料的温度逐渐升高，升温的速度取决于外界供给热量的多少，接触聚合物的体积大小，火焰温度的高低等；同时也取决于材料的比热容和热导率的大小。②降解阶段材料被加热到一定温度，变化到一定程度后，材料分子中最弱的键断裂，即发生热降解，这取决

2、于该键的键能大小。16.1.1燃烧机理16.1.1燃烧机理③分解阶段当温度上升达到一定程度时，除弱键断裂外，主键也断裂，即发生裂解，产生下列低分子物：a.可燃性气体，b.不燃性气体，c.液态产物，聚合物部分解聚为液态产物；d.固态产物，聚合物可部分焦化为焦炭，也可不完全燃烧产生烟尘粒子等16.1.1燃烧机理④点燃阶段当分解阶段所产生的可燃性气体达到一定浓度，且温度也达到其燃点或闪点，并有足够的氧或氧化剂存在时，开始出现火焰，这就是“点燃”，燃烧从此开始。⑤燃烧阶段燃烧释放出的能量和活性游离基引起的连锁反

3、应，不断提供可燃物质，使燃烧自动传播和扩展，火焰越来越大。燃烧反应如下：16.1.2合成材料燃烧性标准燃烧速度是指试样在单位时间内燃烧的长度。燃烧速度的测定是用水平燃烧法和垂直燃烧法等来测得。氧指数是指当试样像蜡烛状持续燃烧时，在氮气和氧气混合气流中所必需的最低氧含量。氧指数I可按下式求出：式中，氧气流量氮气流量16.1.2合成材料燃烧性标准氧指数法是评价各种材料相对燃烧性的一种表示方法。这种方法作为判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度非常有效，并且可以用来给材料的燃烧性难易分级。这一方法的重现性

4、较好，因此受到世界各地的重视。16.1.3阻燃机理16.1.3.1保护膜机理（1）玻璃状薄膜阻燃剂在燃烧温度下分解成为不挥发、不氧化的玻璃状薄膜，覆盖在材料的表面上，隔离空气（或氧），从而达到阻燃的目的。硼酸和水合硼酸盐都是低熔点的化合物，加热时形成玻璃状涂层，覆盖于聚合物之上。16.1.3阻燃机理16.1.3.1保护膜机理（2）隔热焦炭层阻燃剂在燃烧温度下使材料表面脱水炭化，形成一层多孔性隔热焦炭层，从而阻止热的传导而起到阻燃作用。实验中发现，生成的焦炭量在一定范围内与磷的含量呈线性关系，生成的焦炭呈

5、石墨状，焦炭层起着隔绝材料内部聚合物与氧的接触、使燃烧中止的作用。同时焦炭层导热性差，使聚合物与外界热源隔绝，减缓热分解反应。16.1.3阻燃机理16.1.3.2不燃性气体机理阻燃剂能在中等温度下立即分解出不燃性气体，稀释可燃性气体和冲淡燃烧区氧的浓度，阻止燃烧发生。这类阻燃剂的代表为含卤阻燃剂，有机卤素化合物受热后释放出HX。16.1.3阻燃机理16.1.3.2不燃性气体机理阻硼系阻燃剂，加热时脱去水分，稀释空气中的氧，抑制燃烧反应。氮阻燃元素，主要以受热形成的起脱水炭化催化剂作用，同时释放出的氨气为

6、难燃性气体，氨稀释空气中氧的浓度，起到阻燃作用。16.1.3阻燃机理16.1.3.3冷却机理阻燃剂能使聚合物材料的固体表面在较低温度下熔化，吸收热量或发生吸热反应，大量消耗掉热量，从而阻止燃烧继续进行。此类阻燃剂的代表有氢氧化铝和氢氧化镁。氢氧化铝即三水合氧化铝。产生的水被汽化，需要吸收大量的热量，从而降低聚合物温度，减缓和阻止燃烧。16.1.3阻燃机理16.1.3.3冷却机理氢氧化镁与氢氧化铝类似，在340℃左右开始吸热分解反应，分解反应生成的水吸收大量的热量，降低温度，达到阻燃效果。16.1.3阻燃

7、机理16.1.3.4终止连锁反应机理阻燃剂的分解产物易与活性游离基作用，降低某些游离基的浓度，使作为燃烧支柱的连锁反应不能顺利进行。HO·的连锁反应使得火焰燃烧持续下去。如能将发生连锁反应的HO·除去，则能有效地防止燃烧。16.1.3阻燃机理16.1.3.4终止连锁反应机理当有含卤阻燃剂存在时，由于它在燃烧温度下分解产生卤化氢HX，而HX能捕获高能量的HO·游离基，并生成X·和水，同时X·与聚合物分子反应生成HX，又可用来捕获HO·，如此循环下去，即可将HO·促成的连锁反应切断，这就终止了烃的燃烧，达到

8、了阻燃的目的。16.1.3阻燃机理16.1.3.5协同作用机理（1）锑-卤体系其机理为：它与卤化物放出的卤化氢作用，生成SbOCI。SbOCI热分解产生16.1.3阻燃机理16.1.3.5协同作用机理（2）磷-卤体系磷与卤素共存于阻燃体系中并存在着相互作用。对磷卤协同作用机理的研究还很不完善，磷-卤体系的相互作用不仅取决于聚合物，也取决于磷化物和卤化物的结构。（3）磷-氮体系关于磷-氮相互作用机理的研究还不够完善，现仅对纤维素物质中磷氮