环境友好膨胀型阻燃剂的研究进展.docx

环境友好膨胀型阻燃剂的研究进展【摘要】介绍了膨胀型阻燃剂的组成、分类阻燃机理及研究现状提出了要从当前膨胀型阻燃剂中存在的问题、相应的改进方法及其发展方向。【关键词】环保；膨胀型阻燃剂；阻燃机理前言阻燃剂是能够保护材料不着火或使火焰难以蔓延的化学物质。在建筑、电气及日常生活中使用的木材、塑料和纺织品大多数是易燃材料。为了预防火灾的发生或者发生火灾以后阻止或延缓火灾的发展往往用阻燃剂对易燃材料进行阻燃处理使易燃材料变成难燃、不燃的材料；或仅碳化而不着火不发烟；或者虽碳化、着火和发烟但燃烧难以扩展。近几年我国的阻燃科学技术的研究和阻燃剂的开发利用已受到重视。1膨胀型阻燃剂介绍膨胀型阻燃剂（IntumescentFlameRetardantIFR）具有高阻燃性；其聚合物无熔滴行为对长时间或重复暴露在火焰中有极好的抵抗性；无卤无氧化锑；低烟、低毒、无腐蚀性气体等优点被誉为阻燃技术的一次革命。但由于加土困难、吸湿、用量大和价格等方而的原因膨胀型阻燃剂的应用还相当有限。2膨胀型阻燃体系组成、阻燃机理2.1膨胀型阻燃体系组成膨胀型阻燃体系主要包括以下三个组分①酸源：一般指无机酸或在加热时在原位生成酸的化合物。无机酸要求沸点高而氧化性小太强。它必须能使含碳多元醇脱水但在火发生之前不宜发生脱水反应。如磷酸、硫酸、硼酸、多聚磷酸及有机磷酸醋等：②炭源：它是形成泡沫炭层的基础主要是一些含炭量高的多轻基化合物如淀粉、季戊四醇、乙二醇及酚醛树脂等：③发泡源：它是受热放出惰性气体的化合物常用的发泡源一般为含氮的尿素、双氰胺、聚酞胺、脉醛树脂及蜜胺类等。2.2膨胀型阻燃体系阻燃机理膨胀型阻燃剂在受热时成炭剂在脱水剂作用下脱水成炭炭化物在膨胀剂分解的气体作用下形成蓬松多孔封闭结构的炭层。该炭层为无定性炭结构其实质是炭的微品其本身不燃并可阻止聚合物与热源间的热传导和氧气的扩散降低聚合物的热解温度还可以防止挥发性可燃组份的扩散。交联的炭层还可以有效地阻止聚合物燃烧产生的熔融滴落行为从而达到了中断聚合物燃烧的目的。同时IFR可通过气相起到阻燃作用如燃烧过程中产生的PO·自由基等通过链中止反应捕获高能量的HO·自由基；另外燃烧过程中产生的NH3N2H20等也能起到气相稀释的作用降低可燃气体的浓度从而有效地防止了火焰的传播。从理论上讲膨胀成炭的形成大约要经历以下几个步骤：首先酸源受热放出无机酸多元醇酯化反应生成的水蒸汽及一些不燃性气体使熔融体系发泡进而脱水炭化最终形成一层多微孔的炭层。3IFR技术展望3.1表面处理为使材料既具有阻燃性又能使其机械性能达到实用标准应对膨胀阻燃剂的粒度、粒度级配、粒度形状等物理参数进行研究对IFR进行表面处理以增加其与聚合物的亲和力使膨胀型阻燃剂易于分散在燃烧时形成覆盖于基材表面上的均匀致密的膨胀炭质层。这些表面处理剂就是偶联剂常用的有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、含磷的钛酸盐等结构较为复杂的化合物。也可用结构简单的饱和或不饱和的脂肪酸盐来处理表面3.2微胶囊化采用微胶囊化技术对膨胀型阻燃剂进行包裹改性可以提高膨胀型阻燃剂的防潮性防止有效的阻燃成分在阻燃系统内的迁移和飘移进一步改进IFR与基体的相容性从而达到提高阻燃材料性能的目的。3.3微细化因阻燃剂颗粒太大而导致材料应力集中同样会损害被阻燃材料的物理机械性能。20世纪后期出现的纳米技术与纳米材料已成为科学与技术领域的新热点。当膨胀型阻燃剂达到纳米级后其颗粒具备了一些一般颗粒所没有的崭新性质：如颗粒有大的比表面积、高表面能、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等表现出高强度、抗热震、抗氧化、阻燃效果增长等特点。纳米技术与材料的紧密结合将大大促进阻燃事业的发展减少火灾造福于人类。3.4协同效应对膨胀阻燃剂进行复配可降低阻燃剂用量与生产成本提高阻燃剂的阻燃性能尽可能减小对材料物理机械性能的影响。为了使阻燃系统最优化必须研究各成分之间的相互作用提高增益作用减小相互抵消的作用。除了配方上的研究以外还必须研究这些组分的热解动力学过程运用优化理论和方法以获得最优化的IFR配方。3.5阻燃剂的共聚与改性除了上述几个主要技术方面外研制“三位一体”的IFR是阻燃剂技术更为重要的发展方向。该IFR最突出的优点是有效地降低了吸潮性耐候性好还可以将IFR和单体接枝共聚因此也解决了普通IFR与高分子之间的不相容问题。但由于该类大分子物质中各组分的配比固定目前还未取得最佳配比下的IFR有待进一步研究和完善。综上所述目前高聚物IFR己形成多种类型系列化的产品并且新品种的IFR不断出现