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新型阻燃剂IFR的阻燃机理以及作用


膨胀型阻燃剂IFR是针对PP、PA、EVA发泡等特点专门研发的一种新型阻燃剂,它主要为磷氮复合系,具有添加量少,阻燃效果好的特点,有效的避免了影响产品机械物理性能,适应了现在市场上所追求的无卤环保理念。本章就来介绍一下IFR的阻燃机理。

一、膨胀型阻燃剂的阻燃机理

IFR包括三部分,即碳源、酸源和发泡剂;它们是通过下述相互作用而形成炭层的:1、在较低温度150摄氏度左右,由酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸;2、在稍高的温度下,酸与碳源进行酯化反应,而体系中的胺基则作为酯化反应的催化剂,加速反应;3、体系在酯化反应前和中期熔化;4、反应过程中产生的不燃性气体使已处于融融状态的体系膨胀发泡。于此同时,多元醇和酯脱水碳化形成无机物及碳残余物,且体系进一步发泡;5、反应接近完成时,体系胶化和固化,最后形成多孔泡沫炭层。

膨胀型阻燃剂主要是通过凝聚相阻燃发挥作用的,是指在凝聚相中延缓或中断燃烧的阻燃作用,最重要的是它的成炭原理。其阻燃的主要原因就是在高温作用下能在被阻燃材料表面形成很厚的膨胀炭层,众所周知,炭层具有很高的阻燃性。例如,聚乙烯醇及环氧树脂在空气中于500摄氏度下燃烧时,它们几乎完全分解,但是,加入IFR后,形成的抗热炭层很好的抑制燃烧,使环氧树脂的氧指数提高至30。

二、膨胀型阻燃剂之间的协效作用

在IFR三组分中,酸源是最主要的,它在三组分中的比例也最大,而且由于阻燃元素含于酸源中,所以酸源成为真正意义上的阻燃剂,其他碳源和发泡剂都是协效剂。单一酸源的阻燃效率不高,所以必须加入协效剂。

三、炭层的阻燃作用

IFR形成的炭层是一个多相系统,它含有固体和液体,也有材料降解时产生的气态产物,为了保护下层材料,炭层必须覆盖材料全部表面,且应有足够的强度。

炭层通常还有氮、氧、磷和其他元素。炭层阻燃性质主要体现下述几个方面:1、碳化层使热难于穿透凝聚相;2、碳化层可以阻止氧气进入燃烧区域;3、炭层可以阻止降解生成的气态或液态产物溢出材料表面。

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