輕松讀懂膨脹阻燃劑

發布時間：2020-08-10 08-10 15:11 作者：

近些年來，威脅公共安全的汽車自燃事件及威脅人生命財產安全的電器自燃現象不斷發生，材料的阻燃性能受到大家強烈關注，因此阻燃材料的研究和阻燃劑的合理使用顯得至關重要。

阻燃材料使用的阻燃劑主要有鹵族阻燃劑、無機阻燃劑及膨脹阻燃劑等。鹵族阻燃劑具有阻燃效果好、用量少、力學性能影響小等特點，一直是阻燃材料的主要阻燃劑，但鹵素阻燃劑燃燒時容易產生濃煙、二噁英及鹵化氫等問題，限制其應用。無機阻燃劑雖有發煙量少、不產生毒氣的優點，但其添加量大，嚴重影響阻燃材料的力學性能。膨脹型阻燃劑，顧名思義是指使聚合物受熱或燃燒時所發生膨脹或發泡現象的物質，其最早使用于防火涂料中， 20世紀90年代Camino等人對膨脹阻燃聚丙烯做了大量的研究，開創了聚合物阻燃技術的新途徑。膨脹型阻燃劑具有高效、低煙、低毒、添加量少及無熔滴等特點，在某些材料中比其他阻燃劑的阻燃效率更高，因此膨脹型阻燃劑越來越多應用于各種復合材料中。

一、 膨脹阻燃劑簡介

1.1、膨脹阻燃劑(IFR)的組成

膨脹阻燃體系一般由酸源（脫水劑）、炭源（成炭劑）和氣源（發泡劑）三部分組成。其中酸源的功能是與炭源發生酯化反應，使之脫水。目前使用較多的是聚磷酸銨、硅酸鹽、馬來酸酐等，這些物質均可以受熱分解產生酸，實現酸源的主要功能；氣源是指能夠在受熱分解時釋放出大量無毒且不易燃氣體的化合物。常用的氣源主要有三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨(APP)、尿素等；炭源是指在燃燒過程中能被脫水劑奪走水分而被炭化的物質。炭源是形成泡沫炭層物質的基礎，主要是一些含碳量較高的多羥基化合物或碳水化合物。炭源是IFR中非常重要的一部分，炭源是否優良直接決定了阻燃效果。炭源的品種主要有季戊四醇(PER)、酚醛樹脂、聚酰胺、丁四醇、環己六醇、淀粉、麥芽糖、三嗪類化合物等。

1.2、膨脹型阻燃劑（IFR）的分類

膨脹型阻燃劑通常可分為有機含磷膨脹型阻燃劑和無機膨脹型石墨阻燃劑兩大類。

1.2.1、磷氮膨脹型阻燃劑（化學膨脹型阻燃劑）

磷－氮膨脹型阻燃劑是以磷、氮為主要成分的阻燃劑，其發煙量、有毒氣體的生成量很小，并顯示出良好的阻燃性能，被認為是今后阻燃劑的重要發展方向之一。目前最典型且應用最廣泛的磷－氮系膨脹型阻燃劑是三聚氰胺、APP、PER系統。其中三聚氰胺充當氣源，PER是炭源，APP既可作酸源又可作為氣源。化學膨脹型阻燃體系的阻燃原理如圖2所示。在較低溫度下，先由APP釋放出酸性物質，然后在稍高于釋放酸的溫度下，APP和多元醇化合物發生酯化反應，在酯化過程中，酯化產物脫水成炭，形成炭層，體系開始熔融；酯化反應產生的水蒸氣、氨氣等氣體和由氣源產生的不燃性氣體填充到炭層中去，使體系膨脹發泡，反應接近完成時，體系炭層固化，最后就形成了多孔泡沫炭層，從而達到阻燃的目的。

PP無鹵阻燃劑  UL94 V-0級  KF-110A專為阻燃聚丙烯材料而設計，亦可用于其它聚烯烴阻燃制品。KF-110A叫磷酸哌嗪阻燃體系，此產品集酸源、氣源、碳源于一體，主要以 P-N 協效機理發揮阻燃作用，觸火時膨脹炭化覆蓋在基材表面，隔絕氧氣和熱量傳遞，從而達到阻燃目的。經 KF-110A阻燃的聚丙烯制品，阻燃可達到UL94 V-0（1.6mm），可通過GWIT 750℃及GWFI 960℃灼熱絲測試。KF-110A用于聚烯烴材料加工的過程中不會有水滑的情況，制品具有優越的電氣性能、機械性能，燃燒試驗中低煙、低毒、無熔滴，使用的過程中不會析出。

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