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膨胀阻燃机理

膨胀阻燃体系以磷、氮为主要阻燃元素,它不含卤素,也不采用氧化锑作协效剂。含有这类阻燃剂的高聚物受热时,表面能生成一层均匀致密的炭质泡沫层,可以有效地隔绝热量和氧气,抑制发烟,并能防止熔滴产生,因而具有良好的阻燃性能。
产生膨胀作用需要三种主要成分:
①一种能在加热至100一250℃时产生酸的化合物(酸源);
②富含碳原子的多轻基化合物,在酸的作用下脱水而作为碳源;
③在受热时能释放出挥发性产物的胺类或酞胺类化合物作为气源,水蒸气也可产生起泡效应。此外,胺或酞胺可能还对成炭反应起催化作用。
膨胀型阻燃剂经历下述过程后形成多孔的泡沫炭层而在凝聚相起阻燃作用。
①在较低的温度(具体温度取决于酸源和其他组分的性质)下,酸源分解释放出能化多酸元醇和可作为脱水剂的无机酸,一般为磷酸。
②在稍高于酸源分解的温度下,体系内发生酯化反应,而体系中的胺或酞胺则可作为酯化反应的催化剂。
③体系在酯化前或酯化过程中熔化。
④反应产生的水蒸气和由气源产生的不燃性气体使熔融体系膨胀发泡。同时,多元醇和酯脱水炭化,形成无机物及炭残余物,且体系进一步膨胀发泡。
⑤反应接近完成时,体系胶化和固化,最后形成多孔的泡沫炭层。

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