反应型阻燃剂的阻燃机理

反应型阻燃剂的阻燃机理

根据使用原理之间的差别，阻燃剂可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂通常以物理方法添加入聚合物中，使用起来经济简便，但它通常与聚合物相容性较差，需较大的使用量才能达到良好的阻燃效果，并存在降低高分子材料机械性能上的不足。

与添加型阻燃剂原理不一样，反应型阻燃剂可以跟单体产生共聚物或者是对高分子完成接枝反应，因而能够让材料具有长久阻燃性。并且反应型阻燃剂对高分子材料的机械力学性能影响小，仅需少许就可以达到良好的阻燃效果，是当前阻燃剂热门话题。

一、反应型阻燃剂的阻燃机理

高分子材料的燃烧过程是具有多相反应化的复杂性过程，既伴随物理变化，又存在化学变化。反应型阻燃剂在不同的阻燃体系中展现出了各种不同的阻燃机理，这是因为阻燃剂本身的成分差异和不同聚合物的材料特性所造成的。但是就大部分的情况来说，反应型阻燃剂的阻燃机理可以在划分为气相机理和凝聚相机理两大类。

1、气相机理

与燃烧过程对应，反应型阻燃剂的气相阻燃机理不仅包括物理作用还包括化学反应的作用，很多时候是两者发挥的协同作用。

物理作用主要表现在部分反应型阻燃剂能够吸收环境中的热量发生分解并释放出来如N2、氨气和二氧化碳和不可燃气体，这些气体一般可以在稀释聚合物材料裂解处或者火焰中心区域的可燃性气体，使之浓度降低到燃烧极限下，从而实现阻止材料继续燃烧的效果。

有时候一些不可燃性气体还具备散热的作用，能够降低周围环境的温度。化学作用则主要表现在自由基的捕捉机理上，比如有些磷系阻燃剂可以在温度较高的环境中释放出来相关的自由基与有利于燃烧进行的H.和OH.发生反应，在这样的情况下就可以抑制燃烧的链反应，较大幅度地减少火焰释放的热量。

2、凝聚相机理

反应型阻燃剂的阻燃机理在凝聚相有多种作用模式，一般成炭的作用是最为普遍的模式。反应型阻燃剂一般可以较大程度的地增加聚合物的成炭量，尤其是含氧高分子，如环氧树脂、纤维素等。

炭层一般产生于气相和凝聚相的边界区域，具有较强的保护作用，可以看做是一道保护屏障，阻止空气中的氧传送和热量输送，达到抑制可燃气体产生的效果。以阻燃剂在棉织物方面的应用举例，自身在凝聚相中使纤维大分子链的热裂解反应历程发生变化，并推动了脱水、交联等反应地进行，逐渐形成炭层，在这个过程中增加了碳残渣量并且可燃气体的量也有所下降。

反应型阻燃剂不但可以增加碳残量，还能促进碳的抗氧化，阻止碳被完全氧化成二氧化碳，从而降低氧化作用所释放热量。除成炭作用外，反应型阻燃剂在凝聚相的作用模式比较复杂，还包含自由基抑制、熔融高分子黏度影响机制及其表面涂层作用等多个方面。

一般情况下，反应型阻燃剂在阻燃材料中主要作用是在聚合物燃烧时生成不可燃气体，稀释可燃气体的浓度，进一步降低材料在燃烧和分解时的热效应，并且提高炭化作用的量，阻碍氧和热量的传递。除此之外，有的高分子材料在经反应型阻燃剂处理后，其引燃温度呈现出较大程度的地提升，达到了阻燃的效果。