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膨胀型阻燃体系阻燃机理分析

发布时间:2019-05-09 05-09 11:36 作者:康阜新材料

膨胀型阻燃体系与膨胀型防火涂料一样,也需要三类物资:脱水炭化催化剂(酸源)、成炭剂(碳源)和发泡剂(气源)。将它们掺入到有机聚合物内,材料受热后表面上形成碳质泡沫层,它不仅起到隔热、隔氧作用,并阻滞可燃性挥发物从表面上逸出和聚合物的熔融滴落现象。碳质泡沫层是物理阻火机理,致使逸出燃烧产物气体量及其毒性大大降低。


聚丙烯膨胀发泡阻燃图

聚丙烯膨胀发泡阻燃图


 

膨胀型阻燃体系与膨胀型防火涂料不同之处在于,前者是加入到聚合物体内,随聚合物一起加工成型。所以对这类阻燃体系提出了严格要求。


首先,要求膨胀型阻燃体系的热稳定性好,能经受住聚合物加工温度,不会发生热分解。一般加工温度在200~250℃。


其次,阻燃剂要达到一定浓度,才能在受热时在表面上形成一定厚度的碳质泡沫层。加入量较大导致对聚合物材料的物理性能有一定影响。为了尽可能克服这一弊端,采用各种表面处理技术,使其尽可能在聚合物材料内均匀地分散,达到降低用量的目的。


再次,当聚合物材料发生热分解时形成大量可燃性气体及分解残留物,它们不能影响膨胀型阻燃体系的发泡性能。


为了达到最佳的膨胀效果,必须很好地选择配方组成,要求各个形成过程互相匹配。


基质物(如热塑性塑料)受热时,发生软化,创造了反应介质。由于酸源物资(如APP)发生了热分解反应,导致产生聚磷酸。它促使碳源物资(如季戊四醇)脱水炭化,形成含碳的聚合物结构。与此同时,气源物资产生大量气体产物,使形成碳质聚合物发生膨胀作用。交联反应的进行,使体系的粘度增大,阻燃了气体逸出,伴随着发生固化反应,形成碳质泡沫层。


膨胀型阻燃体系膨胀发泡过程图

膨胀型阻燃体系膨胀发泡过程图


 

以APP为基础的膨胀型阻燃体系,目前大量应用在PP,PE,EVA等聚烯烃塑料阻燃中,其中最典型例子是聚丙烯。目前,许多PP的应用场合,如汽车、家电、建筑材料,特别是汽车行业使用的内饰件和外饰件,如硬质仪表板、空气过滤罩、风扇叶片、车门内板、侧护板等都有明确的阻燃等级要求。


 

膨胀型阻燃体系 VS 其它阻燃体系


膨胀型阻燃体系与其它阻燃体系对比图

膨胀型阻燃体系与其它阻燃体系对比图


 

在聚丙烯材料阻燃上,膨胀型阻燃体系较其它体系要优越得多。主要原因是PP的软化温度和分解温度与膨胀型体系的膨胀过程十分匹配。


膨胀型阻燃体系不仅有很好的阻燃性,而且能保持材料较好的机械强度,且燃烧时能降低CO的浓度和烟的逸出量。


随着PP,PE,EAV等材料的应用范围不断扩大及阻燃要求的不断提高,膨胀型阻燃体系将越来越显示出其重大优越性。



关键词


PP无卤阻燃剂 | PP环保阻燃剂 | PP环保阻燃母粒 | PA/PBT阻燃剂 | PC阻燃剂 | 无卤阻燃PP | 环保阻燃PP



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