无机阻燃剂的阻燃机理

无机阻燃剂的阻燃机理

        无机阻燃剂包括氢氧化镁、氢氧化铝、膨胀石墨、硼酸盐、草酸铝和硫化锌为基的阻燃剂。氢氧化镁和氢氧化铝是无机阻然剂的主要种类，两者具备不含毒性和低烟等特性。因为受分解反应吸取很多燃烧区的热能，使燃烧区的溫度下降到燃烧临界温度以内燃烧自熄，分解后形成的金属氧化物大部分熔点高、耐热稳定性好、覆盖于燃烧固相表面阻拦热传递和辐射热，因而起着阻燃功能。此外分解形成很多的水蒸气，可稀释易燃气体，也起着阻燃功能。

        水合氧化铝有耐热稳定性好，在300℃下加热2h可转变为AlO(OH)，与火焰接触后不能形成有毒的气体，并能中和聚合物热解时释放的酸性气体，发烟量少，价格低等优势，因而它成了无机阻燃剂中的主要种类。水合氧化铝遇热释放化学上结合的水，吸取燃烧热能，下降燃烧溫度。在起到阻燃功能时，主要是二个结晶水起功能，此外，失水物质为活性氧化铝，能推动许多聚合物在燃烧时稠环碳化，因而具备凝聚相阻燃功能。从该原理得知采用水合氧化铝作阻燃剂，添加量应比较大。镁元素阻燃剂主要的种类为氢氧化镁，是近年来国內外正开发的一种阻燃剂，它在340℃前后逐渐实现遇热分解反应产生氧化镁，在423℃下失重达最高值，490℃下分解反应停止。从量热法获知，其反应吸取大量的热量(44。8KJ/mol)，产生的水也吸取大量的热量，下降溫度，实现阻燃性。氢氧化镁的耐热稳定性和抑烟水平都比水合氧化铝好，但因为氢氧化镁的表层极性大，与有机物相溶性差，因此 必须通过表面处理后才可以做为有效的阻燃剂。另外，它的热分解溫度较高，适合热固性材料等分解溫度较高的聚合物的阻燃性。

        在高溫下，可膨胀石墨中的嵌入层遇热易分解，产生的气体使石墨的层间距快速扩张到原先的数十倍至一百倍。当可膨胀石墨与高聚物混和时，在火焰的功能下，可在高聚物表层产生坚硬的炭层，进而起着阻燃性功能。硼酸盐阻燃剂有硼砂、硼酸和硼酸锌。目前 主要的采用的是硼酸锌。硼酸锌在300℃逐渐释放结晶水，在卤素化合物的功能下，产生卤化硼、卤化锌，控制和捕捉游离的羟基，阻拦燃烧链式反应；另外产生固相覆盖层，阻隔四周的氧气，阻拦火焰持续燃烧并具备抑烟功能。硼酸锌可以单独采用，也可与其它阻燃剂复配采用。目前 ，主要的商品有细粒硼酸锌、耐高温硼酸锌、无水硼酸锌和高水硼酸锌。草酸铝是氢氧化铝衍生的结晶状物质，碱成分低。含有草酸铝的高聚物燃烧时，释放H20，CO及CO2，而不产生腐蚀性气体，草酸铝还能下降烟密度和生烟速率。因为草酸铝的碱成分低，因此 用其阻燃性的电线、电缆的包覆料时，不功能材料的电气特性。

       目前 已研发的5种以硫化锌为基的阻燃剂，这当中4种适用于硬质PVC塑料，另一种可适用于软质PVC塑料，聚烯径和尼龙。这类阻燃剂可提升材料的耐老化特性，且与玻纤有好的相溶性和提升聚烯烃的耐热稳定性。

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