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阻燃材料中的烛芯效应

09-25 12:01 阻燃材料百科

一个弹性体产品的阻燃测试:分别是添加玻璃纤维组分和未添加玻璃纤维的阻燃性能相比较,你很可能会认为是添加玻璃纤维的阻燃性能好,因为玻璃纤维本身是不燃物,起到一定阻燃剂的作用……



然而事实确是添加了玻纤的产品往往更不耐燃,原因就是玻纤具有“灯芯效应”!


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烛芯效应顾名思义就是像蜡烛燃烧时需要烛芯才能燃烧一样。蜡烛被点燃时,由于烛芯的存在,产生导流作用,被融化的液体顺着烛芯流向温度高的方向,而烛芯的顶端靠近火焰,温度最高,使液体进而气化燃烧,燃烧发出的热量又促使液体继续向上输送气化燃烧,形成循环。(PP阻燃剂



首先无论是可燃的固体还是液体,燃烧需要三个必不可少的条件:可燃物,氧气,温度。只有这三个条件符合材料可能燃烧,在这里,又分为不燃:燃料不足或温度不够;闪燃:一定温度,充足燃料,有引火源;自燃:高温,充足燃料。需要指出的是,可燃物不是我们简单的定义。理解可燃物,需要从材料的分解来分析,可燃烧的材料除了本身是单分子(如甲醇、乙醇),其它都和聚合物类似(木材,纤维等),在高温下,高分子量的聚合物会断裂分解产生低分子量的碎片,低分子量碎片再与氧气作用,生成OH,H等自由基参与燃烧,对于单分子也是如此。那么为什么聚合物中,玻纤的作用对燃烧有促进作用,可认为,聚合物表面受热熔融分解,玻纤类似一个导管,聚合物熔融分解的液体沿着玻纤向火源或温度高场移动,在玻纤顶端,熔融部分进而在分解成燃烧所需要的可燃物后,在一定温度下,达到燃烧的目的,一旦燃烧后,玻纤的吸管效应就更明显。燃烧提供热量,热量导致聚合物分解产生燃料,燃料维持燃烧,构成循环。而如果没有烛芯类的条件,聚合物在整个面上要燃烧,要困难的多。(PP阻燃剂



尼龙6增强阻燃必须闯过“烛芯效应”这一关卡,因为尼龙6增强比纯尼龙6还易燃,发热量大,且燃烧时产生火焰滴落,引发更大范围的燃烧,大大限制了它在阻燃要求更高领域的应用。



长玻纤增强PA6复合材料中,长玻纤对燃烧有促进作用。长玻纤类似于一个导管,PA6表面受热熔融分解的液体沿着玻纤向火源或温度高的方向移动,在玻纤顶端,熔融部分进而分解成燃烧所需要的可燃物后,在一定温度下达到燃烧的目的。一旦燃烧后,玻纤的导管效应就更明显。如果没有类似玻纤这样起到烛芯作用的材料存在,树脂基体整个表面要想燃烧就要困难得多。除此之外还与PA6熔体较低得粘度和PA6熔体能浸润玻纤表面有关。(PP阻燃剂



很多材料里面所加入的玻纤同样具有相似作用,虽然材料本身不易燃烧,由于受到玻纤的影响,使局部高温,产生燃点,继而形成大面积燃烧,有效预防此类燃烧的方法就是将玻纤进行处理,使其作用效果降低,或者添加硅灰石针状粉可以有效降低灯芯效应。




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