開閉孔率測試儀廠家詳解影響膨脹型阻燃劑效果的因素

開閉孔率儀廠家總結膨脹阻燃劑的效果取決于成炭反應、膨脹反應及炭層結構。

1、成炭反應

膨脹型阻燃劑的成炭作用主要是由于酸源APP受熱分解生成具有強脫水性的磷酸和焦磷酸,它們與成炭劑中的羥基或氨基發生脫水或脫胺反應而生成磷酸酯。生成的酯受熱分解而生成不飽和烯烴,接著不飽和烯烴發生多分子環化聚合反應而生成穩定的聚芳香結構的炭層,而非芳香結構中的烷基支鏈則斷裂為小分子而燃燒。

常見的APP和PER體系的成炭反應過程分幾步進行。首先,210℃時APP長鏈斷裂而生成磷酸酯鍵。失水及氨后,可以生成環狀磷酸酯。若繼續升高溫度,通過炭化反應,磷酸酯鍵幾乎*斷裂,生成不飽和富炭結構,反應中可能有Diels-Aider反應,使得環烯烴、芳烴及稠烴結構進入焦炭結構。

2、膨脹反應

膨脹是由于裂解產生的氣體遷移所致。遷移的速率與燃燒區熔融物的粘度和放出氣體的數量有關,聚合物粘度可以通過控制交聯度從而影響炭結構來調節。膨脹炭層的封閉小室的形狀將取決于成炭時放出氣體數量以及成炭物的粘度。膨脹劑必須滿足氣體釋放過程與炭化過程相匹配。發泡源的分解溫度過低,氣體在成炭前已溢出,起不到發泡作用;發泡的分解溫度過高,氣體可能將炭層頂起或吹跑。尿素不能和APP-PER體系很好匹配。雖然尿素可以釋放70%的的氣體,但它的分解溫度(150~230℃)與膨脹層(APP- PER)形成溫度(280~320℃)相比太低。密胺在250~380℃可以發生一系列反應,放出氣體,為常用的膨脹劑。另外,炭化反應生成的PER磷酸酯結構和PER醚結構在加熱時也會出現膨脹現象。

3、炭層結構

膨脹體系的炭由聚合物在較低的溫度下不*裂解或氧化生成。炭的形成速率很快且涉及熱氧化。這種炭形成的復雜結構可作為阻隔分解氣體和熔融聚合物通過的屏障。炭層的膨脹倍數、膨脹速率、強度及組成也是影響炭層質量的重要因素。另據報道,炭層的一些物理性能如機械強度、連續性、孔的開閉性、氣體和液體的穿透性等比膨脹度更有效。SEM顯示加入無機添加劑后,蜂窩狀炭結構傾向開裂,使氧指數下降。因此為確保有良好的阻燃性,小室的尺寸應控制在一定范圍。這是由于小室中空氣雖然可以降低熱傳導率,但如果小室體積過大,則空氣對流可以提高熱傳導率。熱傳導率的增大導致熱降解加快,從而降低阻燃作用。