膨胀型阻燃体系阻燃机理分析

发布时间：2019-05-09 05-09 11:36 作者：康阜新材料

膨胀型阻燃体系与膨胀型防火涂料一样，也需要三类物资：脱水炭化催化剂（酸源）、成炭剂（碳源）和发泡剂（气源）。将它们掺入到有机聚合物内，材料受热后表面上形成碳质泡沫层，它不仅起到隔热、隔氧作用，并阻滞可燃性挥发物从表面上逸出和聚合物的熔融滴落现象。碳质泡沫层是物理阻火机理，致使逸出燃烧产物气体量及其毒性大大降低。

聚丙烯膨胀发泡阻燃图

膨胀型阻燃体系与膨胀型防火涂料不同之处在于，前者是加入到聚合物体内，随聚合物一起加工成型。所以对这类阻燃体系提出了严格要求。

首先，要求膨胀型阻燃体系的热稳定性好，能经受住聚合物加工温度，不会发生热分解。一般加工温度在200~250℃。

其次，阻燃剂要达到一定浓度，才能在受热时在表面上形成一定厚度的碳质泡沫层。加入量较大导致对聚合物材料的物理性能有一定影响。为了尽可能克服这一弊端，采用各种表面处理技术，使其尽可能在聚合物材料内均匀地分散，达到降低用量的目的。

再次，当聚合物材料发生热分解时形成大量可燃性气体及分解残留物，它们不能影响膨胀型阻燃体系的发泡性能。

为了达到最佳的膨胀效果，必须很好地选择配方组成，要求各个形成过程互相匹配。

基质物（如热塑性塑料）受热时，发生软化，创造了反应介质。由于酸源物资（如APP）发生了热分解反应，导致产生聚磷酸。它促使碳源物资（如季戊四醇）脱水炭化，形成含碳的聚合物结构。与此同时，气源物资产生大量气体产物，使形成碳质聚合物发生膨胀作用。交联反应的进行，使体系的粘度增大，阻燃了气体逸出，伴随着发生固化反应，形成碳质泡沫层。

膨胀型阻燃体系膨胀发泡过程图

以ＡＰＰ为基础的膨胀型阻燃体系，目前大量应用在ＰＰ，ＰＥ，ＥＶＡ等聚烯烃塑料阻燃中，其中最典型例子是聚丙烯。目前，许多PP的应用场合，如汽车、家电、建筑材料，特别是汽车行业使用的内饰件和外饰件，如硬质仪表板、空气过滤罩、风扇叶片、车门内板、侧护板等都有明确的阻燃等级要求。

膨胀型阻燃体系 VS 其它阻燃体系

膨胀型阻燃体系与其它阻燃体系对比图

在聚丙烯材料阻燃上，膨胀型阻燃体系较其它体系要优越得多。主要原因是PP的软化温度和分解温度与膨胀型体系的膨胀过程十分匹配。

膨胀型阻燃体系不仅有很好的阻燃性，而且能保持材料较好的机械强度，且燃烧时能降低CO的浓度和烟的逸出量。

随着PP,PE,EAV等材料的应用范围不断扩大及阻燃要求的不断提高，膨胀型阻燃体系将越来越显示出其重大优越性。

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