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用元素周期表全面系统掌握阻燃剂,这技能你Get到了吗?

阻燃科学技术是为了适应社会安全生产和生活的需要,预防火灾发生,保护人民生命财产而发展起来的一门科学。阻燃剂是阻燃技术在实际生活中的应用,它是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊的化工助剂,广泛应用于各类装修材料的阻燃加工中。经过阻燃剂加工后的材料,在受到外界火源攻击时,能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播,从而达到阻燃的作用。在10月12日,台启龙博士在宁波和大家分享了阻燃剂的分类、作用机理、选用要点及相关案例分析。下面,就让我们一起来学习一下。

图 台启龙博士

一.起燃原因

要想了解如何阻燃,那必须先了解“火”是如何燃起来的?燃烧的条件有三要素:可燃物、点火源、助燃物。


图 起火三要素

物体起燃之后,要使燃烧持续需要满足以下的特点:温度、可燃物质、助燃剂等相互作用。


图 持续燃烧的因素

聚合物燃烧过程解析:


图 聚合物燃烧过程

了解了聚合物起燃的原因,那如何阻燃?就可以根据这三要素出发,阻止其持续作用即可。

二.阻燃剂机理的总结

阻燃剂的阻燃的机理包括:气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理、吸热阻燃机理、中断热交换阻燃机理。




三.阻燃剂的分类

阻燃剂是一类以提高材料(主要应用于高分子材料中)的抗燃性,即阻燃材料被引燃以及抑制火焰传播的助剂。这张图大家很熟悉吧?没错,初中高中经常背的元素周期表,为什么要从元素周期表入手呢?因为,这可以看出到底是哪些元素影响着阻燃性能。


图 元素周期表

从表中可以看到,主要的阻燃元素是:Mg、Al、Si、N、P、As、Sb、Bi、Cl、Br、I;次要阻燃元素:Ti、Zr、Mo、Cu、Zn、Sn等。了解这对于阻燃剂的主要成分也能系统的掌握了。下面,我们就从两个方向和大家一起来学习一下阻燃剂的分类。


图 起阻燃的元素

1.按阻燃剂与材料基材分类

说了阻燃元素,下面就该说一下阻燃剂的分类了。分类一般按照阻燃剂与材料基材之间的关系分为:添加型、反应型、纳米复合。

1)添加型阻燃剂


图 添加型阻燃剂

2)反应型阻燃剂

通过化学改性或共聚的方法将阻燃剂接入到聚合物分子中。

图 反应型阻燃剂

应型阻燃剂应用举例

3)纳米复合物

将无机粒子加入聚合物基体中,形成的任何一维尺寸在100nm以下的复合物。添加极少量即可大幅度降低热释放,提升阻燃的性能。


图 添加极少量纳米复合物对热释放的影响




2.按阻燃元素分类

按照阻燃元素来分的话,可能我们就比较熟悉了。比如说:卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、氮系阻燃剂、无机阻燃剂、其它体系等。


图 阻燃剂的分类

1)卤系阻燃剂

2)磷系阻燃剂






3)磷氮系阻燃剂

4)氮系阻燃剂


5)无机阻燃剂





三.阻燃剂选择技巧

1.确认应用领域

了解清楚材料的应领域是:家用电器、汽车内饰、轨道交通、纺织装饰、建筑家居等,根据不同的领域选择不同的阻燃剂。




2.确认环保要求

现在整个社会对于保护要求日趋强烈,所以必须明确材料是否可以添加卤素,是否符合Rohs,reach或金属元素等。


3.热稳定性匹配

这是不少材料企业会犯的错,就是对于阻燃剂的热稳定性把握不足,生产时或成型时温度过高导致阻燃性失效,从而失去了阻燃的效果,导致材料出现质量问题。因此,在选择阻燃剂的时候,其热稳定性需要满足可加工型性;此外,阻燃剂的热稳定性还需要与基材所匹配。

4.综合考虑其它性能

除了需要考虑上述的问题,还需要考虑:老化、电气性能、水解/水溶性、析出性能、性价比。



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