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塑料基础知识--阻燃改性的基本原理介绍

  一、塑料的燃烧过程

    要弄清塑料阻燃的原理,首先要了解塑料的燃烧过程。

    塑料的燃烧过程是一个极其复杂的热氧化反应,导致燃烧的基本要素为热、氧和可燃气体。

    一般认为,塑料的燃烧经历了如下三个阶段。

    第一阶段,热引发过程。来自外部的热源或火源的热量导致塑料发生相太变化(即从固态转化为液态)和化学变化。

    第二阶段,热降解过程。这一过程为吸热反应,当塑料吸收的热量足以克服分子内原子间某些弱小键能时,塑料开始发生降解反应。这种反应的实质是在空气中氧存在下的一种自由基链式反应,反应的结果产生气相可燃物体如各种单体易燃烃类等。

    第三阶段,引燃过程。当第二阶段热降解反应生成可燃物的浓度达到着火极限后,与大气中的氧气相遇。

    二、阻燃机理

    塑料中按一定比例加入阻燃剂,可使氧指数增大,阻燃效果明显。当然,氧指数只是表示材料可燃性和阻燃剂的阻燃性,还应采用一系列的参量,如热自燃临界参量、热点燃能量、热自燃温度等。一般说来,含有阻燃剂的塑料在燃烧时,阻燃剂是在不同反应区域内(气相、*凝聚相)多方面起作用的。对于不同材料,阻燃剂的作用也可能不同。

    阻燃剂的作用机理比较复杂。但其目的总是以物理和化学的途径来切断燃烧循环。阻燃剂对燃烧反应的影响表现在如下几方面:

    (1) 位于凝聚相内的阻燃剂吸热分解,从而使凝聚相内的相对温度减慢上升,以延缓塑料的热分解温度,利用阻燃剂热分解时生成的不燃性气体的气化热来降低温度。

    (2) 阻燃剂受热分解,释放出捕获燃烧反应中的·OH(羟基)自由基的阻燃剂,使按自由基链式反应进行的燃烧过程终止链锁反应。

    (3) 在热作用下,阻燃剂出现吸热相变,阻止凝聚相内温度的升高,使燃烧反应变慢直至停止。

    (4) 催化凝聚相热分解,产生固相产物(焦化层)或泡沫层,阻碍热传递作用。这使凝聚相温度保持在较低水平,导致作为气相反应原料(可燃性气体分解产物)的形成速度降低。

    总之,阻燃剂的作用能综合地使燃烧反应的速度变慢,或者使反应的引发(热自燃)变得困难,从而达到抑制、减轻火灾危害的目的。

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