紅磷是高度易燃的,是生產(chǎn)火柴的主要原料。用紅磷作為阻燃劑似乎是不可能的,但紅磷確實(shí)是一種高效的阻燃劑,尤其是對(duì)塑料而言;然而,在樹脂中,紅磷和其他含磷阻燃劑的影響過程并不是單純的氧化,而含磷阻燃劑主要受影響在凝集階段。
阻燃機(jī)理為:
1。磷酸可用作脫水劑并促進(jìn)碳的形成。碳的形成可以減少火焰向膠合相的熱傳導(dǎo),起到隔離作用。
2。磷酸能吸收熱量。因?yàn)樗柚沽?/span>CO氧化成CO2,所以它減少了加熱過程。
3。膠合相形成一層薄薄的玻璃狀或液體保護(hù)層,以減少氧氣,分散友好相與固相之間的傳熱傳質(zhì),碳氧化過程,降低可燃物質(zhì)和氣體的濃度。
4。含磷阻燃劑的熱分化產(chǎn)生以下變化:磷系阻燃劑→偏磷酸→偏磷酸→多聚磷酸。多磷酸是一種不易揮發(fā)、脫水能力強(qiáng)的常量化合物,在聚合物表面化合物中與空氣分離,釋放出的水蒸氣受到大量熱量,使聚合物阻燃劑發(fā)生分化,釋放出揮發(fā)性磷化物。質(zhì)譜分析表明,氫原子濃度明顯下降,說明Po·也能捕獲h·,即Po·+h·=HPO。
熱穩(wěn)定性直接決定阻燃劑在加工溫度下的性能。若熱穩(wěn)定性差,如某些含氮阻燃劑在高溫加工時(shí)易分解,不僅降低阻燃效果,分解產(chǎn)物還可能影響基體材料性能,限制加工溫度范圍,使加工工藝窗口變窄。
團(tuán)聚現(xiàn)象:許多阻燃劑以粉末形式添加,其顆粒間存在較強(qiáng)的范德華力和靜電引力,容易相互吸引團(tuán)聚。例如,納米級(jí)的氫氧化鎂、氫氧化鋁阻燃劑,因其粒徑小、比表面積大,團(tuán)聚傾向更為顯著。這會(huì)導(dǎo)致在基體材料中無法均勻分散,形成局部濃度過高或過低的情況,影響材料整體的阻燃性能。
形成隔離保護(hù)層:硅酮系阻燃劑在高溫燃燒時(shí)粘度比高分子材料小,會(huì)產(chǎn)生相分離,在高分子材料受熱燃燒時(shí)的表面形成硅酮富集層。燃燒時(shí)生成硅酮特有的 - Si-O - 和 - Si-C - 鍵的無機(jī)隔氧絕熱保護(hù)層和阻燃碳化層,可阻止燃燒分解產(chǎn)物外溢,抑制高分子材料分解。