阻燃剂的阻燃效应和阻燃机理

阻燃剂的阻燃效应和阻燃机理

聚合物的燃烧是一个十分激烈复杂的热氧化反应，有着冒发浓烟或炽烈火焰的特性。阻燃剂是一种能阻止塑料引燃或抑制火焰传播的助剂。阻燃剂的阻燃作用是在聚合物材料的燃烧过程中能阻止或抑制其物理或化学变化速度。具体地说，阻燃作用主要表现在以下几方面。

一、阻燃剂在聚合物燃烧过程的阻燃效应

1、吸热效应

吸热效应作用是使高聚物材料的温度上升出现困难。

比如，硼砂有着10个分子的结晶水，因为释放结晶水要夺取141.8kJ/mol的热量，以其吸热使材料的温度上升受到了抑制，进而产生阻燃效果。

2、覆盖效应

主要作用是在较高温度下形成稳定的覆盖层，或分解形成泡沫状物质，覆盖在高聚物材料的表面，使燃烧产生的热量很难传入材料内部，使高聚物材料因热分解而生成的可燃性气体很难逸出，并对材料起隔绝空气的作用，从而阻止材料裂解，实现阻燃的效果。

3、稀释效应

该类物质在受热分解时能产生大量不燃性气体，使高聚物材料产生的可燃性气体和空气中氧气被稀释而无法达到可燃的浓度范围。

4、转移效应

主要作用是改变高聚物材料热分解的模式，从而阻止可燃性气体的产生。

5、抑制效应

捕捉燃烧反应的活性中间体HO·、H·等，抑制自由基连锁反应，使燃烧速度降低直到火焰熄灭。

6、增强效应

有些材料若单用并没有阻燃效果或阻燃效果不大，多种产品合用就可以起到增强阻燃的效果，如三氧化二锑和卤素化合物合用。

二、阻燃剂在聚合物燃烧过程的阻燃机理

（1）气相阻燃机理

气相阻燃系统指在气相中使燃烧中断或延缓链式燃烧反应的阻燃作用。气相阻燃主要包含：

1. 阻燃材料受热或燃烧时能产生自由基抑制剂，从而使燃烧链式反应中断。
2. 阻燃材料受热或燃烧时形成细微粒子，它们可以促进自由基相结合以中止链式燃烧反应。
3. 阻燃材料受热或燃烧时释放出大量的惰性气体或高密度蒸汽。

（2）凝聚相阻燃机理

凝聚相阻燃是指凝聚相中延缓或中断阻燃材料热分解所产生的阻燃作用。凝聚相阻燃主要包含：

1. 阻燃剂在凝聚相中延缓或阻止能够产生可燃气体和自由基的热分解。
2. 阻燃材料中比热容较大的无机填料，通过蓄热和导热使材料不容易达到热分解温度。
3. 阻燃剂受热分解吸热，使阻燃材料温升减缓或中止。
4. 阻燃材料燃烧时在其表面形成多孔炭层，此层难燃、隔热、隔氧，又可阻止可燃气进入燃烧气相。

（3）中断热交换阻燃机理

中断热交换阻燃机理指将阻燃材料燃烧产生的部分热量带走，造成材料不能维持热分解温度，因此不能维持产生可燃气体，因而燃烧自熄。