金属催化剂用以降解成炭阻燃

金属催化剂用以降解成炭阻燃

        催化炭化聚合物产生保护炭质层是一种高效的提升聚合物材料阻燃性的方式。金属催化剂使用在阻燃聚合物降解成炭中有着特有的优点，既能阻止热量传递、隔绝氧气，又能减少熔融滴落，又能控制可燃性挥发气体释放速度和数量，实现阻燃、抗熔滴、抑烟三种功能。

一、抗熔滴阻燃聚合物

现在，对聚合物的抗熔滴改性主要是使用减少聚合物在高溫标准下的熔体流动性(借助交联网络结构)或改进聚合物的炭化能力2种原理完成。主要是实行方式包含：共混法、共聚法、后整理阻燃改性法。

1、共混法

共混法是直接在聚合物熔体中加入可以起着抗熔滴功能的阻燃剂的方式，可以利用物理效果提升聚合物的内部交联点增稠聚合物熔体，或改进燃烧层结构以促进成炭达到抑制聚合物熔滴的目地。

2、共聚法

共聚法是在聚合物分子结构中引入可交联的改性交联剂，使其产生三维网状结构的方式，可以提升聚合物熔体的黏度,使聚合物分子链在受热后难以位移，实现抗熔滴的功能。

3、后整理阻燃改性法

后整理阻燃改性法是利用浸轧焙烘法、有机溶剂法及涂布法等对PET纤维及纺织物表面完成化学接枝、辐射交联及表面涂覆等功能化改性，进而使PET抗熔滴效果提升的方式。这样的方式技术性简洁，而且费用较低，是现在纺织物阻燃抗熔滴改性的主要方式。

二、金属催化剂催化成炭

金属催化成炭体系主要包含金属氧化物、硼酸盐等，体系中的金属化合物可以加快聚合物的热降解，催化聚合物链与阻燃剂相互间的脱水和交联，产生更稳定性、更致密的炭层结构。炭化是一种热解反应，被看作是一个复杂的过程，有很多反应同时产生，例如脱氢、氢转移、缩合与异构化。不同种类的金属催化聚合物降解成炭的机理也并不一样。第一步，成炭会阻碍可燃裂解产物转化成易燃气体，快速成炭能减少易燃气体的产生；第二，成炭过程会产生H2O，稀释了易燃气体的浓度，减缓聚合物燃烧；第三，成炭会在基底表面产生一层隔热隔氧的物理保护层，阻碍基底更进一步降解；最终，成炭属于吸热反应，会带去一部分热量减少环境温度。因此，对非成炭性聚烯烃而言，使其快速催化成炭是提升其成炭率、改进其阻燃性能的最好方式之一。

三、聚合物中的阻燃金属催化剂

1、铁系化合物

铁在化学元素表中处在第四周期，第Ⅶ族，多见的铁系化合物有Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3。在阻燃抑烟使用这方面的采用的铁系化合物有二茂铁、Fe2O3、铁基蒙脱土等。

2、钼系化合物

钼原子序数为42，是VIB族金属，在阻燃抑烟使用这方面的采用的钼系化合物具体有二硫化钼、三氧化钼。

3、镍系化合物

镍处在化学元素表第四周期第Ⅶ族,其化学性质较活泼，是亲铁元素。在阻燃使用这方面较常用到的镍系化合物有三氧化二镍、铝酸镍等。

4、锌系化合物

锌在工业化中是十分重要的一种金属元素，多见的锌系化合物有氧化锌、氢氧化锌、硫酸锌等。在阻燃使用这方面的采用的具体有氧化锌、硼酸锌等。

5、稀土材料

稀土金属元素在化学元素表的ⅢB族，包含钪、钇、镧系等17种元素，被普遍用以现代高新科技中。现在，稀土金属元素阻燃剂的工艺早已较为成熟,因而在阻燃这方面也有较为普遍的使用，主要包含镧、钇、铈等。

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