高聚物材料为什么具有阻燃特性呢？高聚物材料阻燃机理
2016/07/25
一般来讲，阻燃高聚物材料可通过气相阻燃、凝聚相阻燃以及中断热交换阻燃等几类阻燃机理来实现。通过在气相中抑制促进燃烧反应链增长的自由基而发挥阻燃作用的属气相阻燃;通过在固相中延缓或阻止高聚物热分解而起阻燃作用的属凝聚相阻燃;而将高聚物燃烧产生的部分热量带走从而实现阻燃的则属于中断热交换机理类的阻燃。但由于燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响因素和制约条件，孤立地将一个阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种往往是片面的、有困难的。实际上很多阻燃体系都是以多种阻燃机理同时在起作用。
1.气相阻燃机理
所谓气相阻燃就是通过阻止高聚物分解出来的可燃性气体产物的燃烧或对火焰反应产生阻止作用，以提高材料的阻燃性能。通常可采用以下手段来实现。
①采用在热的作用下能释放出活性气体化合物的阻燃剂。这种活性化合物通常能对影响火焰形成或增长的自由基产生作用。工业上常用的卤一锑阻燃体系即是以此种方式产生作用的典型实例之一。
②采用在高聚物燃烧过程中能形成细微烟粒子的添加剂。这种烟粒子能以异相对火焰的增长起作用，主要是对燃烧中自由基的结合和终止起催化作用。
③选择分解时能释放出大量惰性气体的添加剂。大量惰性气体的存在可以冲淡高聚物分解产生的可燃性气体的浓度，同时可以降低高聚物分解产物的温度，因此所获得的气体混合物遇到周围的氧化剂作用时，不会再使火焰增长。
④在某些情况下，加入的添加剂受热后并不发生化学变化，而只是释放出重质蒸气。这种蒸气覆盖在高聚物分解出来的可燃性气体表面，影响它与空气和氧气的正常交换，从而使火焰窒息。
2.凝聚相阻燃机理
凝聚相阻燃主要是指阻止高聚物发生热分解和释放出可燃性气体的作用。它可以通过以下方法来实现。
①添加能在固相中阻止高聚物发生热分解产生自由基链的添加剂。
②加入各种无机填料。由于无机填料具有较大的比热容，因而能起到蓄热的作用;同时由于它们是非绝热体因而又可起到导热的作用。正是由于它们存在着这些作用才阻止了高聚物表面温度的迅速升高，使其不能达到发生热分解产生可燃性气体的分解温度。
③添加吸热后可发生分解的阻燃剂，如氢氧化铝等。由于这种阻燃剂具有吸热分解的特性，因而能有效地使高聚物处于较低温度而不致达到产生热分解的程度。
④在高聚物材料表面涂上非可燃性的保护涂层，这样可以使高聚物隔热、隔氧并阻止高聚物分解产生的可燃性气体逸入燃烧气相中。在应用实例中，膨胀型防火涂料具有典型的代表性。它受到火的作用后能形成厚度大于本身几十倍甚至上百倍的碳化保护层，从而起到隔氧、绝热、保护基材的作用。新型的膨胀型阻燃剂的阻燃机理与此类似。
3.中断热交换阻燃机理
正如前面已提到的，维持持续燃烧的一个重要条件是部分燃烧热必须反馈到高聚物上，以便使高聚物不断发生受热分解，从而提供维持燃烧所需的燃料源。因此，如果加入某种阻燃剂能把燃烧热带走使其不再返回到高聚物上，即能使燃烧中断。在实际生产上，这种阻燃手段已得到了应用。例如，以液体或低分子量的氯化石蜡或其与三氧化二锑并用阻燃的高聚物中，由于阻燃剂能促使高聚物受热解聚或分解，因而有利于高聚物发生受热熔融;当燃烧的高聚物熔滴由本体滴落时，大量的热量被带走，减少了反馈至基体材料的热量，从而使燃烧延缓，最终中断燃烧。
1.气相阻燃机理
所谓气相阻燃就是通过阻止高聚物分解出来的可燃性气体产物的燃烧或对火焰反应产生阻止作用，以提高材料的阻燃性能。通常可采用以下手段来实现。
①采用在热的作用下能释放出活性气体化合物的阻燃剂。这种活性化合物通常能对影响火焰形成或增长的自由基产生作用。工业上常用的卤一锑阻燃体系即是以此种方式产生作用的典型实例之一。
②采用在高聚物燃烧过程中能形成细微烟粒子的添加剂。这种烟粒子能以异相对火焰的增长起作用，主要是对燃烧中自由基的结合和终止起催化作用。
③选择分解时能释放出大量惰性气体的添加剂。大量惰性气体的存在可以冲淡高聚物分解产生的可燃性气体的浓度，同时可以降低高聚物分解产物的温度，因此所获得的气体混合物遇到周围的氧化剂作用时，不会再使火焰增长。
④在某些情况下，加入的添加剂受热后并不发生化学变化，而只是释放出重质蒸气。这种蒸气覆盖在高聚物分解出来的可燃性气体表面，影响它与空气和氧气的正常交换，从而使火焰窒息。
2.凝聚相阻燃机理
凝聚相阻燃主要是指阻止高聚物发生热分解和释放出可燃性气体的作用。它可以通过以下方法来实现。
①添加能在固相中阻止高聚物发生热分解产生自由基链的添加剂。
②加入各种无机填料。由于无机填料具有较大的比热容，因而能起到蓄热的作用;同时由于它们是非绝热体因而又可起到导热的作用。正是由于它们存在着这些作用才阻止了高聚物表面温度的迅速升高，使其不能达到发生热分解产生可燃性气体的分解温度。
③添加吸热后可发生分解的阻燃剂，如氢氧化铝等。由于这种阻燃剂具有吸热分解的特性，因而能有效地使高聚物处于较低温度而不致达到产生热分解的程度。
④在高聚物材料表面涂上非可燃性的保护涂层，这样可以使高聚物隔热、隔氧并阻止高聚物分解产生的可燃性气体逸入燃烧气相中。在应用实例中，膨胀型防火涂料具有典型的代表性。它受到火的作用后能形成厚度大于本身几十倍甚至上百倍的碳化保护层，从而起到隔氧、绝热、保护基材的作用。新型的膨胀型阻燃剂的阻燃机理与此类似。
3.中断热交换阻燃机理
正如前面已提到的，维持持续燃烧的一个重要条件是部分燃烧热必须反馈到高聚物上，以便使高聚物不断发生受热分解，从而提供维持燃烧所需的燃料源。因此，如果加入某种阻燃剂能把燃烧热带走使其不再返回到高聚物上，即能使燃烧中断。在实际生产上，这种阻燃手段已得到了应用。例如，以液体或低分子量的氯化石蜡或其与三氧化二锑并用阻燃的高聚物中，由于阻燃剂能促使高聚物受热解聚或分解，因而有利于高聚物发生受热熔融;当燃烧的高聚物熔滴由本体滴落时，大量的热量被带走，减少了反馈至基体材料的热量，从而使燃烧延缓，最终中断燃烧。
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