精细化工工艺PPT(共46页)
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（3）阻燃剂本身及被阻燃物燃烧条件下不释放出有毒 气体、无烟或少烟、无刺激性和腐蚀性
（4） 阻燃剂对热和光的稳定性大，不易挥发和渗出， 不水解，阻燃性能持久 现实：同时满足所有基本条件的阻燃剂还不存在
努力满足越多越好
2.2.2 按组成分：
有机型：反应型和添加型 大多为添加型
无机型：
有机阻燃剂优点：
无机阻燃剂按添加量大小分为：少量添加就起阻燃作 用的阻燃剂和需大量填充才起作用的填充剂
目前国内生产和研制的无机阻燃剂主要有二十多种，如 Sb2O3,胶体Pb2O5,Al(OH)3,Mg(OH)2,硼酸，硼砂，硼酸 锌，碳酸钙，聚磷酸胺，磷酸二氢胺，磷酸锌等
3 燃烧过程和阻燃机理
3.1燃烧过程
是一种复杂的物理过程和化学过程同时进行的急剧氧 化过程。
燃烧过程主要分为三个阶段：
第一阶段：热引发阶段
来自外部热源的热量被传给可燃物，使可燃物发生 相态变化和化学变化
第二阶段：可燃物（聚合物）热降解阶段
为吸热反应过程，当外部热量足以克服聚合物分子 内原子间键合能时，聚合物开始降解
第三阶段：引燃阶段
热降解产生的可燃气体与大气氧气充分混合，达到着 火极限或受外界因素影响如火焰、火花、炽热余烬等 刺激或环境温度足以使可燃气体自燃，都能引发聚合 物燃烧。一部分燃烧产生热量辐射给聚合物吸收，使 循环进行下去，即使移去热源等外因，燃烧过程仍继 续进行
高分子阻燃剂
目录
1. 阻燃剂的产生背景 2. 定义和分类 3. 燃烧过程和阻燃机理 4. 阻燃性能测试 5. 阻燃剂介绍 6. 阻燃剂制备 7. 阻燃剂发展方向 8. 高分子阻燃剂的应用
1. 阻燃剂的背景
众所周知，大多数合成聚合物是易燃物质， 随着各种聚合物的大量使用，特别是大量作 为建筑和装饰材料，火灾的危险性和危害性 大大增加。每年因为火灾造成的人员伤亡和 财产损失都在上升。聚合物的易燃性已经成 为扩大其应用领域的主要障碍之一。
根据燃烧过程和燃烧三要素可设想阻燃机理，以一种 或几种物理或化学途径干扰和阻止燃烧过程中的某些步骤 的进行，就可以达到阻燃的目的。
不同的阻燃剂阻燃机理不同，比较复杂，有许多观点还未
3.2 阻燃机理
阻燃机理分为：
物理效应：冷却机理、稀释机理、隔离膜机理
化学效应：碳化机理、消除自由基机理（终止自由基链反 应机理）
2. 定义及分类
2.1 阻燃剂：能使易燃物质燃烧减慢、终止或难以 燃烧的物质。 注意：阻燃并非不燃。
阻燃剂的特点：大多数是元素周期表中第 ⅤA、ⅦA和ⅢA族元素中的化合物。
2.2 分类：
2.2.1按形态分：
反应型：将阻燃剂和被阻燃物按一定方式和比例混合并发 生化学反应，然后再配料加工成阻燃制品
另外无机阻燃填充剂不挥发，填充量大，一定程度上 稀释了固相中可燃物质浓度。 3）隔离膜机理
又分为固相隔离和气相隔离。 固相隔离:阻燃剂由于燃烧发生的物理或化学作用，在 燃烧物体表面形成致密的保护膜，阻止了辐射传热过程， 减少或阻止燃烧物被迅速加热、分解，如硼酸锌受热熔化 形成玻璃态物质。 气相隔离：形成不燃性气体覆盖在燃烧物表面，使燃烧 体系与空气隔离。如卤系阻燃剂形成HX覆盖。
3.2.1物理效应
1）冷却机理
阻燃剂热分解时的吸热反应和生成不燃性气体的汽化，使
燃烧体系温度降低，从而防止聚合物热降解，减少可燃气 体挥发量，破坏持续燃烧条件，如氢氧化铝、氢氧化镁及
硼酸类无机阻燃剂：
A l ( O H ) 3
A l 2 O 3 + 3 H 2 O + Q
2）稀释机理 HX等一不些燃阻性燃剂气在体燃，烧稀温释度了下可释燃放性出气诸体如，H冲2淡O，了N空H气3，中N氧2， 的浓度，使之降到着火极限以下，从而起到阻燃作用。
（1）对制品的机械物理性能影响小（用量小）
（2）阻燃效果持久
缺点：
（1）成型时释放出有害气体污染环境
（2）燃烧时发出浓烟和毒气，能见度低，使人畜中 毒，wk.baidu.com护难
（3）来源不易，价格昂贵
（4）应用面窄，品种少
无机阻燃剂优点： （1）毒性低，绝大多数无毒 （2）热稳定性好，不产生腐蚀性气体，公害少 （3）不挥发，不析出，有持久的阻燃效果 （4）发烟量低，有些还是较好的抑烟剂（如铝系等释 放H2O与烟作用） （5）原料来源广，价格便宜 缺点: 混合,借助粘合剂作用,牢度影响等
添加型：阻燃剂和各种被阻燃物间不发生化学反应，仅仅 是一种单纯的混和与分散过程，如粘合。 反应型比例越来越低，添加应用型比例越来越高，美国反 应型仅占12%
根据形态，作为阻燃剂应满足以下四个基本条件： （1） 阻燃剂本身是不可燃或难燃物 （2）阻燃剂在聚合物中应有较好的分散性，不破坏或降
低被阻燃物的机械物理性能，如纺织的撕裂强度、色泽、 手感等，涂料的成膜性等
因此，开发阻燃性聚合物和阻燃添加剂已经 是高分子材料化学研究的当务之急！！！
1.1 在燃烧过程中非阻燃性过程中非阻 燃性聚合物主要起三方面的破坏作用
绝大多数聚合物都是由碳氢元素组成的，具有 易燃性性质，在燃烧过程中会放出大量热量，造成 直接危害的同时，还能使火势迅速扩大。
在燃烧过程中许多聚合物都能释放出大量烟雾和有 毒气体，使火场的能见度降低，有毒气体的吸入使 伤亡增加，救火的难度增大。
燃烧过程用化学反应式：
O 2 R C H 3
C O+H 2 O R C H O+O H
•OH+CO→CO2+•H (1)
•H +O2→•OH+•O• (2)
反应（1）中的•H在（2）中使用，（2）中生成的•OH又 在（1）中使用，（1）（2）式连续进行，非常迅速，不 断产生活泼的•OH。•OH是决定燃烧速度的主要因素，要 想阻止聚合物燃烧，降低•OH浓度是重要措施。(与人体 内比较)
在高温下和燃烧过程中聚合物结构件迅速失去其机 械性能，发生坍塌和脱落，给人员脱险和财产抢救 造成更大困难。
1.2 为了消除火灾中聚合物造成的这些危 害，主要在以下三个方面进行研究：
首先，发展新型阻燃树脂，从根本上解决聚合物 的易燃问题。
其次，在已有易燃聚合物中加入可以阻止燃烧的 添加剂。
此外，对由易燃聚合物组成的物品进行表面阻燃 处理也是一种实用的高分子产品防火阻燃方法， 但是这种阻燃处理剂多数不属于功能高分子范畴。
（4） 阻燃剂对热和光的稳定性大，不易挥发和渗出， 不水解，阻燃性能持久 现实：同时满足所有基本条件的阻燃剂还不存在
努力满足越多越好
2.2.2 按组成分：
有机型：反应型和添加型 大多为添加型
无机型：
有机阻燃剂优点：
无机阻燃剂按添加量大小分为：少量添加就起阻燃作 用的阻燃剂和需大量填充才起作用的填充剂
目前国内生产和研制的无机阻燃剂主要有二十多种，如 Sb2O3,胶体Pb2O5,Al(OH)3,Mg(OH)2,硼酸，硼砂，硼酸 锌，碳酸钙，聚磷酸胺，磷酸二氢胺，磷酸锌等
3 燃烧过程和阻燃机理
3.1燃烧过程
是一种复杂的物理过程和化学过程同时进行的急剧氧 化过程。
燃烧过程主要分为三个阶段：
第一阶段：热引发阶段
来自外部热源的热量被传给可燃物，使可燃物发生 相态变化和化学变化
第二阶段：可燃物（聚合物）热降解阶段
为吸热反应过程，当外部热量足以克服聚合物分子 内原子间键合能时，聚合物开始降解
第三阶段：引燃阶段
热降解产生的可燃气体与大气氧气充分混合，达到着 火极限或受外界因素影响如火焰、火花、炽热余烬等 刺激或环境温度足以使可燃气体自燃，都能引发聚合 物燃烧。一部分燃烧产生热量辐射给聚合物吸收，使 循环进行下去，即使移去热源等外因，燃烧过程仍继 续进行
高分子阻燃剂
目录
1. 阻燃剂的产生背景 2. 定义和分类 3. 燃烧过程和阻燃机理 4. 阻燃性能测试 5. 阻燃剂介绍 6. 阻燃剂制备 7. 阻燃剂发展方向 8. 高分子阻燃剂的应用
1. 阻燃剂的背景
众所周知，大多数合成聚合物是易燃物质， 随着各种聚合物的大量使用，特别是大量作 为建筑和装饰材料，火灾的危险性和危害性 大大增加。每年因为火灾造成的人员伤亡和 财产损失都在上升。聚合物的易燃性已经成 为扩大其应用领域的主要障碍之一。
根据燃烧过程和燃烧三要素可设想阻燃机理，以一种 或几种物理或化学途径干扰和阻止燃烧过程中的某些步骤 的进行，就可以达到阻燃的目的。
不同的阻燃剂阻燃机理不同，比较复杂，有许多观点还未
3.2 阻燃机理
阻燃机理分为：
物理效应：冷却机理、稀释机理、隔离膜机理
化学效应：碳化机理、消除自由基机理（终止自由基链反 应机理）
2. 定义及分类
2.1 阻燃剂：能使易燃物质燃烧减慢、终止或难以 燃烧的物质。 注意：阻燃并非不燃。
阻燃剂的特点：大多数是元素周期表中第 ⅤA、ⅦA和ⅢA族元素中的化合物。
2.2 分类：
2.2.1按形态分：
反应型：将阻燃剂和被阻燃物按一定方式和比例混合并发 生化学反应，然后再配料加工成阻燃制品
另外无机阻燃填充剂不挥发，填充量大，一定程度上 稀释了固相中可燃物质浓度。 3）隔离膜机理
又分为固相隔离和气相隔离。 固相隔离:阻燃剂由于燃烧发生的物理或化学作用，在 燃烧物体表面形成致密的保护膜，阻止了辐射传热过程， 减少或阻止燃烧物被迅速加热、分解，如硼酸锌受热熔化 形成玻璃态物质。 气相隔离：形成不燃性气体覆盖在燃烧物表面，使燃烧 体系与空气隔离。如卤系阻燃剂形成HX覆盖。
3.2.1物理效应
1）冷却机理
阻燃剂热分解时的吸热反应和生成不燃性气体的汽化，使
燃烧体系温度降低，从而防止聚合物热降解，减少可燃气 体挥发量，破坏持续燃烧条件，如氢氧化铝、氢氧化镁及
硼酸类无机阻燃剂：
A l ( O H ) 3
A l 2 O 3 + 3 H 2 O + Q
2）稀释机理 HX等一不些燃阻性燃剂气在体燃，烧稀温释度了下可释燃放性出气诸体如，H冲2淡O，了N空H气3，中N氧2， 的浓度，使之降到着火极限以下，从而起到阻燃作用。
（1）对制品的机械物理性能影响小（用量小）
（2）阻燃效果持久
缺点：
（1）成型时释放出有害气体污染环境
（2）燃烧时发出浓烟和毒气，能见度低，使人畜中 毒，wk.baidu.com护难
（3）来源不易，价格昂贵
（4）应用面窄，品种少
无机阻燃剂优点： （1）毒性低，绝大多数无毒 （2）热稳定性好，不产生腐蚀性气体，公害少 （3）不挥发，不析出，有持久的阻燃效果 （4）发烟量低，有些还是较好的抑烟剂（如铝系等释 放H2O与烟作用） （5）原料来源广，价格便宜 缺点: 混合,借助粘合剂作用,牢度影响等
添加型：阻燃剂和各种被阻燃物间不发生化学反应，仅仅 是一种单纯的混和与分散过程，如粘合。 反应型比例越来越低，添加应用型比例越来越高，美国反 应型仅占12%
根据形态，作为阻燃剂应满足以下四个基本条件： （1） 阻燃剂本身是不可燃或难燃物 （2）阻燃剂在聚合物中应有较好的分散性，不破坏或降
低被阻燃物的机械物理性能，如纺织的撕裂强度、色泽、 手感等，涂料的成膜性等
因此，开发阻燃性聚合物和阻燃添加剂已经 是高分子材料化学研究的当务之急！！！
1.1 在燃烧过程中非阻燃性过程中非阻 燃性聚合物主要起三方面的破坏作用
绝大多数聚合物都是由碳氢元素组成的，具有 易燃性性质，在燃烧过程中会放出大量热量，造成 直接危害的同时，还能使火势迅速扩大。
在燃烧过程中许多聚合物都能释放出大量烟雾和有 毒气体，使火场的能见度降低，有毒气体的吸入使 伤亡增加，救火的难度增大。
燃烧过程用化学反应式：
O 2 R C H 3
C O+H 2 O R C H O+O H
•OH+CO→CO2+•H (1)
•H +O2→•OH+•O• (2)
反应（1）中的•H在（2）中使用，（2）中生成的•OH又 在（1）中使用，（1）（2）式连续进行，非常迅速，不 断产生活泼的•OH。•OH是决定燃烧速度的主要因素，要 想阻止聚合物燃烧，降低•OH浓度是重要措施。(与人体 内比较)
在高温下和燃烧过程中聚合物结构件迅速失去其机 械性能，发生坍塌和脱落，给人员脱险和财产抢救 造成更大困难。
1.2 为了消除火灾中聚合物造成的这些危 害，主要在以下三个方面进行研究：
首先，发展新型阻燃树脂，从根本上解决聚合物 的易燃问题。
其次，在已有易燃聚合物中加入可以阻止燃烧的 添加剂。
此外，对由易燃聚合物组成的物品进行表面阻燃 处理也是一种实用的高分子产品防火阻燃方法， 但是这种阻燃处理剂多数不属于功能高分子范畴。