阻燃理论与阻燃剂
阻燃机理
气相和凝聚相阻燃机理
张铁江.常见阻燃剂的阻燃机理[J].化学工程与装备,2009年 第10期 杨栋梁.含卤素的阻燃剂（一）[J].《印染》,1999,8:43-45
阻燃机理
• 阻燃机理：
– 气相阻燃
O2 气相燃烧区 • 抑制促进燃烧反应链增长的自由基 而发挥阻燃功能的属气相阻燃
– 凝聚相阻燃
• 在固相中延缓或阻止高聚物热分解 起阻燃作用的属凝聚相阻燃
– 中断热交换阻燃
将聚合物燃烧产生的部分热量带走 而导致的阻燃，则属于中断热交换 机理类的阻燃
凝聚相反应区
阻燃都是十分复杂的过程，实际上很多阻燃体系同时以几种阻燃机理起作用。
气相阻燃机理 杨栋梁.含卤素的阻燃剂（一）[J].《印染》,1999,8:43-45 倪子璀.卤系阻燃剂阻燃机理的探讨及应用[J].《广东化工》,2003年03 期
含卤阻燃剂
• 含卤阻燃物主要是有机卤素化合物，其机理同前。 气相阻燃 还有一部分是无机盐类：六氟钛酸钾和六氟锆酸钾
在钛盐或锆盐处理时，添加一些四卤代邻苯二 甲酸酐(如四溴或氯代邻苯二甲酸酐，TBPA )则可 明显地提高其阻燃性能。 单独使用这些无机盐做阻燃剂时，主要在凝聚 相阻燃 添加TBPA后，主要在气相阻燃
气相和凝聚相阻燃机理 杨丽,周逸潇,韩新宇等.阻燃剂阻燃机理的探讨[J].《天津化工》2010年01 期
有机卤素化合物
• 阻燃机理 （1）初始受热的状态下，卤系阻燃剂发生热分解，吸收部 分热量，以达到冷却降温的目的； （2）释放出不燃气体HX，它们的比重大于空气，排走了空 气，形成屏障，使聚合材料的燃烧速度减缓或使燃烧熄灭， 起到气相屏蔽的阻燃效果。 （3）卤系阻燃剂在燃烧温度下分解出HX，与燃烧链反应生 成的HO· 发生反应，产生低能量的卤系自由基X· 和H2O， X· 与烃类反应再产生HX。如此循环就起到终止链锁反应 的作用。 （4）其反应烧着的聚合物产生滴淌现象，从而带走一部分 的火焰，等于切断部分热源，达到阻燃的目的。
第8章阻燃剂PPT课件
HH
CC n
H
HH C Cn
聚合物燃烧时通常也生成水，聚合物燃烧时若生成无色的低 分子化合物微粒，则可能与水蒸气相聚而冒白烟。
24
3. 聚合物燃烧的发烟性与分子结构的关系 聚合物燃烧时的发烟性不是聚合物的固有性质。聚合物
燃烧时所产生的烟雾的成分和浓度主要取决于燃烧条件(如热 流量、氧化剂供应、材料形状、有无火焰等)以及燃烧环境状 况(如周围温度、燃烧空间的容积、通风情况等)。但聚合物燃 烧时的发烟性也与聚合物的分子结构有关。
22
例如，聚氯乙烯燃烧时产生的碳粒子，据认为是通过下列反应 形成的：
HHHHHH CCCCCC H Cl H Cl H Cl
-HCl
断链、环化
CC CC
CC
聚合
HHHHHH CCCCCC
OH
碳粒子
CH3
O
23
象聚苯乙烯这样带苯基的聚合物燃烧时发烟量较大，据认为， 其原因在于它们在燃烧时很容易生成共轭双键：
7
热源 燃 烧
氧化反应场
辐射
传热 热分解
聚合物材料
O2
气相扩散 固相扩散
聚合物燃烧过程示意图
8
二、聚合物燃烧反应
聚合物热分解产物的燃烧是按自由基链式反应进行的，其机
理与聚合物热氧降解类似，包括下述四步：
(1)链引发 (2)链增长
R H h v/Δ R · +H ·
(3)链支化
R·＋ O2 → RO2· RO2·＋ RH → ROOH ＋ R·
聚合物
聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚异丁烯
常用聚合物的火焰温度
火焰温度/ ℃
聚合物
2120 2120 2210 1960 2130
阻燃的基本知识
阻燃聚丙烯①卤-锑体系,即气相阻燃机理。
常用的卤系阻燃剂是十溴二苯醚、六溴环十二烷、八溴醚、四溴双酚Ａ等,加上阻燃协效剂三氧化二锑,具有添加量少,阻燃效果好的特点。
但卤素类阻燃剂一直受到绿色环保组织的非难,以至在有些国家受到制约,被明令禁止使用。
然而美国、日本等国家仍允许使用,那么作为发展中国家的中国,卤系阻燃剂的寿命至少还有10年以上。
②用含溴烷基磷酸酯来处理ＰＰ。
这类阻燃剂兼有ＰＢｒ协同效应,使阻燃效果显著,同时还能改善ＰＰ的流变性及加工性能,对ＰＰ的物理机械性能影响也小。
③近十年来在ＰＰ阻燃技术上,以意大利都灵大学教授Ｃａｍｉｎｏ首创的膨胀型阻燃剂发挥了巨大的作用,这类ＰＮ系阻燃剂具有高效、热和光稳定性高、低毒、低烟、低腐蚀,对加工和机械性能影响小,不会引起环境污染。
在ＰＰ中只要添加2530份即可达到ＵＬ94Ｖ0级。
国内刚有膨胀型阻燃剂产品的生产报道。
④丙烯酸五溴苄酯与三元乙丙橡胶的接枝共聚物阻燃的聚丙烯。
这类阻燃处理的ＰＰ具有很高的抗冲击强度,在某些场合可用作工程塑料。
⑤无机填充料阻燃聚丙烯所谓的无机填充料即指氢氧化铝和氢氧化镁,它们具有阻燃、抑烟的作用。
但要达到预期的效果,微粒化及表面处理是关键技术,应用于不同塑料。
要慎重选择匹配的表面活性剂,使其与塑料相容性好,并在塑料中得以均匀的分散,又不致太大地影响塑料的机械性能。
由于ＡＴＨ和氢氧化镁能在不同的温度范围内起到阻燃抑烟作用,因此二者的复配使用可以使塑料在较宽的温度范围内发挥持续阻燃效果。
这里要强调的是,在用氢氧化镁处理ＰＰ时,为达到更好的阻燃效果及合适的机械性能,在添加氢氧化镁混炼工艺中,宜采用二步加料方式,这样会得到比一次加料更好的结果。
2.2阻燃聚乙烯①一般来讲,适用于ＰＰ的阻燃剂都可用于ＰＥ处理技术中,但由于两者结构上的差异,热稳定性和裂解温度的不同,某些芳香族溴系阻燃剂(如十溴二苯醚)在ＰＥ特别是在ＬＤＰＥ上的应用效果会更好一些。
阻燃剂的阻燃机理
1阻燃剂的阻燃机理阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等[2]。
多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。
1.1吸热作用任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。
在高温条件下，阻燃剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。
Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。
这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。
1.2覆盖作用在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝O2，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。
如有机磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。
碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。
1.3抑制链反应根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。
阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。
如含卤阻燃剂，它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。
此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。
1.4不燃气体窒息作用阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。
同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。
阻燃剂阻燃原理
阻燃剂阻燃原理
阻燃剂是一种可以减少或阻止材料燃烧的物质，其主要原理是通过干扰和阻止燃烧过程中的关键反应步骤，从而抑制或延缓燃烧的发生和传播。
阻燃剂的作用机制可以分为物理阻隔、化学抑制和气相稀释等几种方式。
物理阻隔是通过阻止氧与可燃物之间的接触，降低燃烧反应的速率。
这可以通过阻止燃烧过程中的氧气输送到可燃物表面，减少燃料的燃烧效率来实现。
化学抑制则是通过添加阻燃剂后产生的反应产物与可燃物之间的化学反应来减缓或抑制燃烧反应的进行。
这种抑制机制可以防止自由基的产生和传播，从而减少燃烧反应链的发生。
气相稀释是指在燃烧过程中，阻燃剂分解产生大量气体，将燃烧区域中的氧浓度降低到无法维持燃烧的水平，从而降低燃烧速率和燃烧温度。
不同的阻燃剂对于不同材料具有不同的阻燃效果，因此在不同场合和材料应用中需要选择合适的阻燃剂。
阻燃剂的添加方式也有多种，包括物理混合、化学反应和物理吸附等。
此外，阻燃剂还需要考虑对环境的影响以及阻燃效果的持久性等因素。
总的来说，阻燃剂通过干扰和抑制燃烧过程中的关键反应步骤，有效地减少或阻止了材料的燃烧，起到了保护和安全的作用。
聚合物阻燃机理及阻燃剂概述
聚合物阻燃机理及阻燃剂概述根据Claudius年鉴记载，人类最早的阻燃历史可追述到炼金术和罗马帝国时代，从17世纪开始，有关聚合物阻燃的相关报道逐渐增多。
到现在为止，聚合物阻燃方面的研究已经非常成熟。
第二次世界大战之后，聚合物阻燃方面取得突飞猛进的发展，包括氯化石蜡-氧化锑协效体系的发现、阻燃填料的使用、聚合物阻燃性能的测试方法——氧指数法的采用、膨胀型阻燃体系的建立、含氯的不饱和聚合物以及本质阻燃高聚物的制备等等[14]。
这些进展为现代阻燃技术的发展奠定了基础，为人类的阻燃事业做出了巨大贡献。
按照阻燃剂与被阻燃基材的关系，阻燃剂可以分为反应型和添加型两种。
反应型阻燃剂是指阻燃剂作为高聚物的单体，或者作为辅助试剂而参与合成高聚物的化学反应最后成为高聚物的结构单元，这种阻燃方法相对较复杂且成本昂贵，不适于大范围推广。
而添加型阻燃剂是指阻燃剂与基材中的其他组分不发生化学反应，只是以物理方式分散于基材中。
由于添加型阻燃剂在阻燃聚乙烯加工过程中使用方便、加工工艺简单、价格相对较低廉，因而是目前实现聚乙烯阻燃最常用的方法之一。
常用的添加型阻燃体系主要有卤系阻燃复合体系、无卤阻燃复合体系以及其他常用复合体系。
1阻燃机理通常聚乙烯中有少量支链并发生交联，研究表明，PE在空气中燃烧时产生活性很大的HO·、H·和O·，这些自由基有促进燃烧的作用，同时足够的热量以及适合的氧气浓度都是聚乙烯燃烧时所必须的条件，因此只要切断以上三个要素中的任何一种都可以达到阻燃的效果。
所以对PE的阻燃可以通过以下途径：终止自由基链反应，捕获传递燃烧链式反应的活性自由基，即卤系阻燃剂的阻燃机理。
吸收热分解产生的热量，降低体系温度。
氢氧化铝、氢氧化镁及硼酸类无机阻燃剂是典型代表。
稀释可燃性物质和氧气浓度，使之降到着火极限以下，即氮系阻燃剂阻燃机理。
促进聚合物成炭，减少可燃性气体的生成，在材料表面形成一层膨松、有细孔的均质碳层，起到隔热、隔氧、抑烟、防止熔滴的作用，即膨胀阻燃剂的主要阻燃机理。
阻燃剂的基本理论PPT资料(正式版)
有机磷系：添加量大，一般为10%～30%，多数分解温度比
较低，易腐蚀模具，有些还会影响树脂来自冲击强度明添燃加总 1%时～间8(%10即次可点得燃到)≤发2烟50量秒卤、放素热系量、：CO产生燃量烧均低后的环阻燃境材污料 染大，逐渐被限制使用
3M, Bayer, Miteni
加快聚合物的成炭速率，促使聚合物交联，或者发生反应形 成一层涂层，防止下层聚合物进一步裂解和燃烧。
阻燃性能测定
业实验室UL-94燃烧试验 127mm，宽的试样垂直悬挂，试样上端的地方)用支架上的夹
具夹住，试样下端距灯嘴，距干燥医用脱脂棉球305mm，试样先用 本生灯(19mm高的蓝色火焰)第一次灼烧10秒，在试样自熄后，再 第二次烧10秒，每一次试验应检测5个试样，并按下述标准分级。
在PC中添0.06%~0.1% 即可使材料阻燃性能达到 UL-94 V-0 (3.2mm)。需 注意的是用量如超过 0.1% ，不但不能提高材 料的阻燃性能且会影响 PC的透明性。为满足更 高的阻燃要求。通常可加 入少量硅氧烷进行复配． 硅氧烷的用量为配方总量 的0.02%～0.3%时即可 使1.6mm厚样条阻燃性 达到UL-94 V-0级。
阻燃剂种类及其基本特点 有机磷系：添加量大，一般为10%～30%，多数分解温度比 KSS使用较广泛，它不含卤素，环保经济。 较低，易腐蚀模具，有些还会影响树脂的冲击强度
磺酸盐系：添加量少，阻燃效率高，但要满足更高的阻燃要 求则需和其他阻燃剂复配使用
硅系： 高效、无烟、低毒、对环境友好，但成本高，常与 其他阻燃剂复合使用
常用于阻燃不透明PC材料 ，其阻燃效果好，在PC中 添加0.1%的STB，氧指数 即可达25%~35% ．阻燃 级可达UL-94 V-0级。STB 也可与其他阻燃剂混合协
阻燃剂
常用阻燃剂
(3)三氧化二锑
三氧化二锑是无机阻燃剂中使用最广的品种，由于氧化
锑单独使用时阻燃效果不佳，但与有机卤化物并用，通
过协同作用，则具有优良的阻燃效果。如果用于含氯树
脂(PVC)，仅单独使用3~5份氧化锑就能得到良好的阻 燃效果。
常用阻燃剂
(4)硼化合物 主要是硼酸锌和硼酸钡，特别是硼酸锌，可作为氧化锑的代
常用阻燃剂 7．有机磷化物 有机磷化物是添加型阻燃剂的重要品种，其阻燃 效果优于溴化物，主要类型有磷酸酯、含卤磷酸 酯和磷酸酯三大类。 (1)磷酸酯。主要包括磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二 苯酯、磷酸三苯酯和磷酸三辛酪，它们都是常用 增塑剂，具有增塑和阻燃的双重功效。
常用阻燃剂 (2)含卤磷酸酯。分子中含有卤和磷。由于两者具有协 同作用，所以阻燃效果较好，是一类优良的添加型阻燃 剂。常用的有三(2，3—二溴丙基)磷酸酯、磷酸三(2， 3—二氯丙)酯，适用于聚烯烃、聚酯、PVC、PU等。 (3)膦酸酯。主要品种有含锂磷酸酯盐，是一种新开发 的添加型阻燃剂，分子中磷含量达27.2％，添加到塑料 中有较好的阻燃效果。
阻燃机理有多种：保护膜机理、不燃性气体机理 、冷
却机理 、终止链锁反应机理、协同作用体系。
阻燃机理
保护膜机理
阻燃剂在燃烧温度下形成了一层不燃烧的保护膜，覆盖在材
料上，隔离空气而阻燃。这又分为两种情况。
(l)玻璃状薄膜阻燃剂在燃烧温度下分解成为不挥发、不氧
且能使热量反射出去或具有低的导热系数，从而达到阻燃的 目的。 硼酸和水合硼酸盐都是低熔点的化合物，加热时形成玻璃状
加速燃烧。
聚合物的燃烧
主键也断裂，即发生裂解，产生低分子物：①可燃性气体， H2、CH4、C2H6、CH2O、CH3COCH3、CO等；②不燃性气 体，CO2、HCl、HBr等；③液态产物，聚合物部分解聚为 液态产物；④固态产物，聚合物可部分焦化为焦炭，也可
阻燃剂基本知识及用途
阻燃剂基本知识及用途技术的目的是使非阻燃材料具备阻燃的性能，在一定条件下不容易燃烧或者能够自熄。
阻燃的途径不外乎以下几种：1、阻燃剂使可燃烧物炭化，从而达到阻燃效果。
这种阻燃效果主要是在固相中发挥作用，这种类别的阻燃材料主要是磷类阻燃剂（包括有机磷类和无机磷类）。
2、阻燃剂在燃烧条件下形成不挥发隔膜，隔绝空气达到阻燃目的。
这种阻燃效果主要是在液相中发挥作用。
这种类别的阻燃材料主要有硼酸盐、卤化物、氧化锑和磷类材料，或者这几种材料间的相互反映生成的物质。
3、阻燃剂分解产物将氢氧自由基连锁反应切断从而达到阻燃目的。
这种阻燃效果主要是在气相中发挥作用。
这种类别的材料主要是在气相中发挥作用。
这类阻燃材料主要是卤化物和氧化锑。
4、燃烧热的分散和可燃物质的稀释。
这类阻燃材料主要是硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁等物质，主要是因分解大量吸热、所产生的不燃物质稀释可燃性气体而达到阻燃目的。
其他的还有氮系的阻燃剂，目前新型的磺酸盐系列（市场品为3M的FR-2025），硅系的偶联剂（GE 开发出高效产品，却因为其高昂的成本而应用不多）等。
按照标准的规定，一般采用酒精喷灯燃烧实验或者模拟巷道丙烷燃烧实验来检测产品的阻燃性能。
卤素阻燃剂基本知识根据许多科学研究显示，卤素系阻燃剂已经成为日常环境中到处扩散的污染物，且对于环境与人类的威胁日益升高。
而制造、循环回收、或抛弃家电及其它消费性产品的行为，则是造成这些污染物释放到环境的主要途径。
为保护环境，某些卤素系阻燃剂已经不能使用在电器产品和房屋建材的塑料材料部份(此泛指塑料的表面/外壳)。
塑料材料中禁用卤素系阻燃剂的原因是此种阻燃剂无法回收使用，而且在燃烧与加热过程中会释放有害物质，威胁到人类身体的健康、环境和下一代子孙。
如同其它有毒的重金属(如铅、镉、水银、六价铬等)，欧盟(EuropeanUnion)在欧盟电子电机中危害物资禁用(RestrictionoftheUseofHazardousSubstancesinelectricalandelectronicequipment,RHS)指令中决定在2006年7月1日全面禁止PBB(PolybrominatedBiphenyls)及PBDE(PolybrominatedDiphenylEthers)等溴系阻燃剂的使用。
第8章阻燃剂PPT课件
12
(2)比热容——1g物质温度升高1℃所需吸收的热量 在其它因素相同的情况下，比热容大的聚合物材料，在燃烧过 程的加热阶段需要较大的热量，因此较难燃烧。 常用聚合物的比热容见下表。
常用聚合物的比热容
聚合物
比热容/J·(g·℃)-
1
聚合物
比热容/J·(g·℃)-1
聚乙烯
2.3
聚甲基丙烯酸
1.5
聚丙烯
7
热源 燃 烧
氧化反应场
辐射
传热 热分解
聚合物材料
O2
气相扩散 固相扩散
聚合物燃烧过程示意图
8
二、聚合物燃烧反应
聚合物热分解产物的燃烧是按自由基链式反应进行的，其机
理与聚合物热氧降解类似，包括下述四步：
(1)链引发 (2)链增长
R H h v/Δ R · +H ·
(3)链支化
R·＋ O2 → RO2· RO2·＋ RH → ROOH ＋ R·
ROOH → RO·＋ HO·
2ROOH → ROO·＋ RO·+ H2O
9
(3)链终止 R·＋ R·→ R－R
RO· ＋ RO·→ ROOR RO2· ＋ RO2·→ ROOR ＋ O2
R· ＋ HO·→ ROH
10
三、影响聚合物燃烧的因素 影响聚合物燃烧的因素很多，包括作为内因的聚合物燃烧特
一系列物理和化学变化的复杂过程，一般可分为5个基 本阶段：
(1)加热升温 聚合物之所以发生燃烧，首先是因为在外部热源作 用下温度上升。热塑性聚合物此时会伴有熔融现象。
5
(2) 热分解 当聚合物受热升温至分解温度时，将发生热分解，并产 生可燃性气体和其它热分解产物，主要包括： ①可燃气体，如甲烷、乙烷、丙烷、甲醛、丙酮、一氧 化碳等； ②不燃气体，如二氧化碳、氮气等； ③液体产物，即熔融降解聚合物和预聚体； ④固体产物，如碳化物等； ⑤烟气，即悬浮于空气中的固体(如碳)颗粒。
阻燃剂
阻燃高分子材料常用的阻燃剂多数是含磷，溴，氮，锑，铝的化合物。
阻燃剂之间具有一定的协同作用，如含卤素化合物的阻燃剂，一般都和锑或锌的氧化物配合使用，使其燃烧时生成卤化锑或卤化锌，以达到最佳阻燃效果。
阻燃剂的分类：添加型阻燃剂：磷酸酯类，卤代类，氧化锑，氧化锌，氢氧化铝等。
使用时将它们参混与树脂之中，只是物理混合，所以分散剂在聚合物中分散越好，阻燃效果也就越好。
为了提高阻燃剂的分散性和相容性，一要求细度越细越好，二要对其表面通过活性处理，使它和树脂结合力提高。
反应型阻燃剂：指其参与了聚合物的反应，阻燃阻燃剂已经成为树脂中的一部分。
包括卤代酸酐和含磷多元醇等。
阻燃机理：1.凝聚相阻燃机理：高温下阻燃剂在聚合物表面形成凝聚相，隔绝空气，阻止热传递，降低可燃性气体释放量，从而达到阻燃。
形成凝聚相隔离膜的方法有两种：一是阻燃剂在燃烧温度下分解成不挥发的玻璃状物质包裹在聚合物表面。
二是利用阻燃剂的热降解产物促进聚合物表面迅速脱水碳化，形成碳化层，利用单质碳不产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，达到阻燃的目的。
2.自由基阻燃机理：在聚合物燃烧的过程中，大量生成的自由基促进气相燃烧反应，如能设法捕获并消灭这些游离基，切断自由基连锁反应，即可控制燃烧，进而达到阻燃目的。
3.冷却机理：阻燃剂反生吸热脱水，相变，分解或其它吸热反应，降低聚合物表面和燃烧区域的温度，防止热降解，进而减少了可燃性气体的挥发量，破坏聚合物的燃烧条件达到阻燃目的。
氢氧化铝，氢氧化镁及硼类无极阻燃剂颇具代表。
4.协同作用机理：将现有的阻燃剂进行复配，使各种作用机理共同发生作用，达到降低阻燃剂用量并起到更好的阻燃效果。
如将氧化锑与有机卤化物阻燃剂协同使用，可构成一种非常有效的阻燃体系，作用于燃烧的可燃物时，使有机卤化物放出氢卤酸或卤素，再与氧化锑反应生成三卤化锑，这些锑化物具有阻燃作用。
SbX3阻燃作用很大，能够形成一种惰性气体，使炭层覆盖生成；高温下SbX3挥发进入火焰中，分解成各种锑化物和卤素游离素，它们改变了火焰的化学性质，消耗了火焰能量，从而达到阻燃目的。
阻燃剂的分类及应用
阻燃技术发展简介
• 阻燃技术最早历史记录
– 在公元前83年，古希腊人在围攻战中采用矾溶液处理木质碉堡，提高木质 碉堡的阻燃性能
• 第一个阻燃纤维与利
– （英国与利551）1735年Wyld以矾液、硼砂及硫酸亚铁处理木材和纺织品
• 幕布阻燃处理
– 1820年盖·吕萨克叐法国国王路易十八的委托，研究剧院窗帘的阻燃方法， 他収现磷酸铵、氯化铵和硼砂的混合物对亚麻和黄麻的阻燃十分有效，并 成功地在巴黎剧院的幕布迚行了阻燃处理
阻燃剂的分类
• 根据元素种类分为
– 卤系、有机磷系及卤-磷系、氮系、硅系、铝-镁系、钼系等
• 按阻燃作用分为
– 膨胀型阻燃剂、成炭阻燃剂等。
• 按化学结构分为
– 无机阻燃剂、有机阻燃剂、高分子阻燃剂等。
• 按阻燃剂与被阻燃材料的关系可分为
– 添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，反应型阻燃剂参与高聚物的化学反 应。
聚酰胺(PA66)
聚碳酸酯(PC)
24.3
24.9
聚偏氯乙烯(PVDC)
聚四氟乙烯(PTFE)
60.0
95.0
理想的阻燃剂
– 阻燃效率高，添加量少； – 无毒，无烟，对环境友好； – 热稳定性好，便于加工； – 对被阻燃物各项性能影响小，丌渗出，便于回收； – 使用方便，使用面广，还要价格便宜。
– 同时具有上面这些要求的阻燃剂几乎是丌存在的，只能是在满足基本
膨胀阻燃剂阻燃机理
膨胀阻燃剂阻燃机理一、引言膨胀阻燃剂是一种新型的阻燃材料，其主要作用是通过吸收和释放水分来形成膨胀层，从而起到阻燃的效果。
膨胀阻燃剂具有环保、低毒、高效等特点，在建筑、交通运输等领域得到广泛应用。
本文将会详细介绍膨胀阻燃剂的机理。
二、膨胀阻燃剂的分类根据不同的化学组成和特性，可以将膨胀阻燃剂分为以下几类：1. 磷系膨胀阻燃剂磷系膨胀阻燃剂是目前应用最广泛的一种，其主要成分是含氮、含氧的有机物和无机盐。
在高温下，这些物质会产生氮氧化物和水，在加入适量的碱性金属盐后，会发生化学反应生成稳定的多孔结构，从而形成了一个具有良好隔热性能和低导电性能的保护层。
2. 氢氧化铝型膨胀阻燃剂氢氧化铝型膨胀阻燃剂主要是由氢氧化铝和一些助剂组成，其主要机理是在高温下，氢氧化铝会分解产生水和氧气，从而形成一个多孔的保护层。
此外，它还具有良好的耐火性能和耐腐蚀性能。
3. 硅酸盐型膨胀阻燃剂硅酸盐型膨胀阻燃剂主要是由硅酸盐和一些助剂组成，其主要机理是在高温下，硅酸盐会分解产生二氧化硅和水，在加入适量的碱性金属盐后，会发生化学反应生成稳定的多孔结构。
三、膨胀阻燃剂的机理1. 膨胀机理当材料受到火焰的侵袭时，膨胀阻燃剂中的水分会被释放出来。
在高温下，这些水分会迅速转化为水蒸气，并与其他物质产生反应。
例如，在磷系膨胀阻燃剂中，含有氮、磷等元素的有机物会在高温下分解产生氮氧化物和水，然后与金属盐发生反应生成稳定的多孔结构。
这些多孔结构具有良好的隔热性能和低导电性能，可以有效隔离火源。
2. 阻燃机理膨胀阻燃剂中的化学成分可以通过吸收和释放水分来形成膨胀层，从而起到阻燃的效果。
例如，在磷系膨胀阻燃剂中，含有氮、磷等元素的有机物可以在高温下分解产生氮氧化物和水，然后与金属盐发生反应生成稳定的多孔结构。
这些多孔结构具有良好的隔热性能和低导电性能，可以有效隔离火源。
3. 炭化机理当膨胀阻燃剂受到火焰侵袭时，其中的有机物会发生裂解并形成碳化物。
阻燃剂及其阻燃机理的研究现状
阻燃剂及其阻燃机理的研究现状一、本文概述阻燃剂是一种广泛应用于各类材料中的化学助剂，旨在提高材料的阻燃性能，降低火灾风险。
随着全球对安全问题的日益关注，阻燃剂的研究和应用日益受到人们的重视。
阻燃剂的研究现状反映了人类对材料科学、化学以及火灾科学的深入理解和应用。
本文旨在全面概述阻燃剂及其阻燃机理的研究现状，分析阻燃剂的主要类型、应用领域以及阻燃机理的最新研究进展，以期为未来阻燃剂的发展提供理论支持和实践指导。
本文首先将对阻燃剂的定义、分类及其在各领域的应用进行简要介绍，以明确阻燃剂的重要性和应用范围。
然后，重点阐述阻燃剂的阻燃机理，包括阻燃剂在材料燃烧过程中的作用方式、阻燃效果的评估方法以及阻燃机理的最新研究进展。
在此基础上，对阻燃剂的研究现状进行深入分析，探讨阻燃剂的发展趋势和存在的问题，提出相应的解决策略和建议。
对阻燃剂的未来发展方向进行展望，以期推动阻燃剂技术的不断创新和应用拓展。
通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的阻燃剂及其阻燃机理的研究现状概览，为阻燃剂的研究、开发和应用提供有益的参考和启示。
二、阻燃剂分类及其特点阻燃剂按照其作用方式和化学结构可以分为多种类型，每一种都有其独特的特点和应用领域。
卤系阻燃剂：卤系阻燃剂是最早被广泛应用的阻燃剂之一，主要包括溴系和氯系阻燃剂。
它们主要通过捕捉自由基、生成不燃或难燃的卤代烃气体来发挥阻燃作用。
卤系阻燃剂具有阻燃效果好、添加量小、不影响材料物理性能等优点，但也存在烟雾大、释放有毒气体等缺点。
磷系阻燃剂：磷系阻燃剂主要包括无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂。
它们主要通过凝聚相阻燃和气相阻燃两种方式发挥作用。
磷系阻燃剂具有低烟、低毒、耐水洗等优点，因此在许多领域得到广泛应用。
氮系阻燃剂：氮系阻燃剂主要包括三聚氰胺、双氰胺等。
它们主要通过在燃烧过程中释放氨气、氮气等不燃气体来稀释可燃气体，从而起到阻燃作用。
氮系阻燃剂具有无卤、无磷、环保等优点，但在某些应用中阻燃效果可能略逊于卤系和磷系阻燃剂。
高分子材料的阻燃机理详解
高分子材料的阻燃机理详解聚合物的燃烧是一个非常激烈复杂的热氧化反应，具有冒发浓烟或炽烈火焰的特征。
燃烧的一般过程是在外界热源的不断加热下，聚合物先与空气中的氧发生自由基链式降解反应，产生挥发性可燃物，该物达到一定浓度和温度时就会着火燃烧起来，燃烧所放出的一部分热量供给正在降解的聚合物，进一步加剧其降解，产生更多的可燃性气体，火焰在很短的时间内就会迅速蔓延而造成一场大火。
阻燃剂是一类能够阻止塑料引燃或抑制火焰传播的助剂。
根据其使用方法可分为添加型和反应型两类，添加型阻燃剂是在塑料的加工过程中掺入塑料中，多用于热塑性塑料。
反应型阻燃剂是在聚合物合成过程中作为单体化学键合到聚合物分子链上，多用于热固性塑料，有些反应型阻燃剂也可用作添加型阻燃剂。
按照化学结构，阻燃剂又可分为无机和有机两类，在这些化合物中多含有卤素和磷，有的含有锑、硼、铝等元素。
1. 阻然剂的阻燃效应阻燃剂的阻燃作用就是在聚合物材料的燃烧过程中能阻止或抑制其物理或化学变化的速度，具体说来，这些作用体现在以下几个方面。
(1) 吸热效应其作用是使高聚物材料的温度上升发生困难，例如，硼砂具有10个分子的结晶水，由于释放出结晶水要夺取141.8kJ/mol 热量，因其吸热而使材料的温度上升受到了抑制，从而产生阻燃效果。
水合氧化铝的阻燃作用也是因其受热脱水产生吸热效应的缘故。
另外，一些热塑性聚合物裂解时常产生的熔滴，因能离开燃烧区移走反应热，也能发挥一定的阻燃效果。
(2) 覆盖效应其作用是在较高温度下生成稳定的覆盖层，或分解生成泡沫状物质，覆盖于高聚物材料的表面，使燃烧产生的热量难以传入材料内部，使高聚物材料因热分解而生成的可燃性气体难于逸出，并对材料起隔绝空气的作用，从而抑制材料裂解，达到阻燃的效果。
如磷酸酯类化合物和防火发泡涂料等可按此机理发挥作用。
(3) 稀释效应此类物质在受热分解时能够产生大量的不燃性气体，使高聚物材料所产生的可燃性气体和空气中氧气被稀释而达不到可燃的浓度范围，从而阻止高聚物材料的发火燃烧。
阻燃剂阻燃原理
通过在合成树脂或塑料中，加入一定比例的某种阻燃剂，便可大大提高塑料制品的阻燃性能。
所谓阻燃剂是一类能阻止塑料等高分子材料被引燃或抑制火焰扩散的塑料助剂。
阻燃技术的目的是使可燃材料具有阻燃抗燃的性能，在一定条件下使塑料不容易燃烧或者能够自熄的过程。
塑料阻燃剂的阻燃原理：1、产生一种能窒熄火焰的气体。
例如三氧化二锑，它在PVC中遇到因燃烧产生HCL时能与之反应生成一种窒熄性气体，即锑的氮氧化物，从而起到阻燃的效果。
2、吸收燃烧时产生的热量，起冷却、减慢燃烧速率的作用。
例如氢氧化铝，它分子中所含化学结合水的比例高达34%，这种结合水在大多数塑料的加工温度下保持稳定，但超过200℃时开始分解，释放出水蒸汽。
而且每分解一克分子氢氧化铝，要吸收36千卡热量。
3、提供一层与氧气隔绝的隔离层，因隔绝了氧气而自熄，如磷酸酯类阻燃剂燃烧时生成的磷化物即是隔氧的隔离层。
4、生成可与塑料起反应的游离基，它们与塑料的反应产物能起阻燃作用。
阻燃剂的种类阻燃剂种类繁多，可分为﹕有机阻燃剂和无机阻燃剂。
具代表性的阻燃剂是氯系、溴系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁等。
有机阻燃剂有机阻燃剂，主要有三大类：一是氯系阻燃剂：以含氯量较高的氯化石蜡如氯蜡－52和氯蜡－40。
目前氯系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳定性、高含氯量方向发展，其代表产品是氯蜡－70。
氯化石蜡主要用于聚氯乙烯制品的阻燃。
二是溴系阻燃剂：大多在200℃～300℃下分解，分解时通过捕捉高分子材料在降解反应生成的自由基，延缓或终止燃烧的链反应，释放出的HBr是一种难燃气体，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用。
溴系阻燃剂的适用范围广泛，是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，主要产品有十溴二苯醚、四溴双酚A、五溴甲苯和六溴环十二烷等。
三是磷系阻燃剂：也是一种阻燃性能良好的阻燃剂，在全球阻燃剂非卤化动向的驱使下，国外对此进行了大量的研究。
有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。
常见阻燃剂及其阻燃机理总结
常见阻燃剂及其阻燃机理总结1、无机阻燃剂（1）水合金属氧化物主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锡等，其中以氢氧化铝的吸热效应最大，阻燃效果好。
其阻燃作用主要是吸热效应，生成的水蒸气还能起隔绝效应。
这类阻燃剂的最大优点是无毒，不会生成有害气体，还可减少燃烧过程中CO的生成量，起消烟剂作用。
最大缺点是分解温度低，应用时使用量大，只能用于加工温度较低、物理机械性能要求不高的高聚物材料的阻燃。
此外，氢氧化镁易吸收空气中的CO2，生成碳酸镁，使制品产生白点。
（2）硼化合物与钼化合物这类阻燃剂中主要有硼酸、水合硼酸锌、钼酸锌、钼酸钙、钼酸铵等。
其中水合硼酸锌的阻燃效果最好。
该类阻燃剂在较低温度下熔融，释放出水并生成玻璃状覆盖层，在燃烧过程中起隔绝、吸热及稀释效应。
硼类阻燃剂与卤系阻燃剂有协同效应。
由于分解温度低，不能用于加工温度高的高聚物阻燃（3）硅类化合物这类阻燃剂在燃烧时能生成玻璃状的无机层（Si0）并接枝到高聚物上，产生不燃的含碳化合物，形成隔氧膜而抑制燃烧，同时还能防止高聚物受热后的流滴。
其燃烧时不产生火焰、CO及烟，而且还具有补强作用。
因此，这是一类极有开发前景的非卤素阻燃剂。
（4）膨胀型石墨这是一类新开发的无机阻燃剂美国已商品化。
它能起隔绝效应，与红磷有良好的协同效应，两者常同时使用（5）三氧化二锑三氧化二锑在不含卤高聚物中阻燃作用很小，一般不单独用作阻燃剂，在含卤高聚物中有较好的阻燃作用，与卤系阻燃剂并用有较好的协同效应2、有机阻燃剂（1）有机卤系阻燃剂有机卤系阻燃剂是目前用量最大的有机阻燃剂，主要是溴、氯化合物。
溴化物虽然有毒，但其阻燃效果比氯化物好，用量少，很受用户欢迎。
同一卤素不同类型的化合物，其阻燃能力不同，其大小顺序为:脂肪族＞脂环族＞芳香族脂肪族与高聚物的相容性好，但热稳定性差；芳香族热稳定好，但相容性差。
含有醚基的芳香族卤化合物与高聚物的相容性好，热稳定性高，用量急剧增加。
第六章阻燃剂
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（1）氯化石蜡
主要采用石蜡氯气氯化法。 70％氯化石蜡:以固体石蜡或液体石蜡为原料,用氯气氯
化而成。当含氯量达50％,反应混合物粘稠,使氯化难以继 续下去,可用四氯化碳为溶剂稀释后进一步氯化,得含氯量 为70％的氯化石蜡。
含氯量50％的主要用作聚氯乙烯树脂的辅助增塑剂。 含氯量70％主要用作阻燃剂。
当可燃性气体达到一定浓度,且温度达到其燃点或闪点,并有足够的氧或氧化 剂存在下,开始出现火焰,这就是点燃,燃烧从此开始。
（5）燃烧阶段:
燃烧释放出的能量和活性游离基引起的连锁反应,不断提供可燃性物质,使燃 烧自动传播和扩展,火焰越来越大。
燃烧反应如下:（氢过氧化物）
RH
R·+ H·
H·+ O2
HO·+ O·
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添加型阻燃剂 是在塑料加工过程中简单添加和混合在塑料中。 其优点:使用方便、适用面广、但对聚合物性能影响较大。
反应型阻燃剂 是在聚合物合成过程中,作为一个组分参加反应,并键合在
聚合物的分子链上。 其优点:对聚合物影响性能小,阻燃性持久。
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6.2 聚合物的燃烧和阻燃剂的作用机理
1 、可燃性气体 H2、CH4、C2H6、CH2O、CH3COCH3、CO等 2、 不燃性气体 CO2、HCl、HBr等。 3、 液态产物 聚合物部分分解为液态产物。 4、 固态产物 部分焦化为焦炭,也可不完全燃烧产生烟等粒子
（可形成烟雾,危害很大）等。
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（4）点燃阶段:
O-O C-N C-Cl C-C C-H C-F
不同链的链能:
146.7 kJ/mol
卤系阻燃剂阻燃机理
卤系阻燃剂阻燃机理阻燃剂是一类在火灾条件下能够延缓或阻止材料燃烧的化学物质。
卤系阻燃剂是其中一种常用的阻燃剂，它的阻燃机理主要通过卤素元素的特殊性质来实现。
卤系阻燃剂通常由卤素元素（如氯、溴、氟等）以及其他辅助添加剂组成。
在火灾发生时，卤系阻燃剂中的卤素元素会发挥重要作用。
卤素元素具有较高的电负性，能够与燃烧时生成的自由基发生反应，从而抑制火焰的扩展。
此外，卤素元素还能够与可燃物表面形成一层保护层，阻隔氧气和燃烧产物进一步与可燃物接触，从而减少燃烧反应的进行。
卤系阻燃剂的阻燃机理可以分为气相和固相两个方面。
在气相中，卤素元素在燃烧过程中与自由基反应生成无机酸的气体（如HCl、HBr、HF等）。
这些无机酸能够中和火焰中的碱性物质，降低火焰的温度和热释放速率，从而减缓火势的蔓延。
此外，无机酸的生成还能够抑制可燃物的燃烧反应，使火焰变得不稳定。
在固相中，卤系阻燃剂中的卤素元素能够与可燃物表面发生反应，形成一层具有阻燃性质的炭化层。
这种炭化层能够降低可燃物的热导率和挥发性，减缓燃烧反应的进行。
同时，炭化层还能够隔离氧气和可燃物的接触，防止燃烧的继续发生。
卤系阻燃剂的阻燃机理还与其添加方式有关。
一种常见的添加方式是将卤系阻燃剂与可燃物混合后共混。
在共混过程中，卤素元素能够与可燃物充分接触，形成均匀分散的阻燃体系。
另一种添加方式是将卤系阻燃剂涂覆在可燃物表面形成涂层。
涂层中的卤素元素能够在火灾发生时迅速发挥作用，形成阻燃保护层。
卤系阻燃剂的阻燃机理不仅仅局限于单一的化学反应，而是涉及到多种复杂的物理和化学过程。
在实际应用中，卤系阻燃剂的选择和使用需要充分考虑材料的特性和阻燃要求。
此外，卤系阻燃剂的添加量和分散性也对阻燃效果有重要影响。
总结起来，卤系阻燃剂的阻燃机理主要包括气相和固相两个方面。
卤素元素通过与自由基反应生成无机酸，中和火焰中的碱性物质，降低火焰温度和热释放速率；同时，卤素元素还能够与可燃物表面发生反应，形成炭化层，减缓燃烧反应的进行。
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凝聚相阻燃：在凝聚相中延缓或中断阻燃材料热分 解而产生的阻燃作用 （1）阻燃剂在固相中延缓或阻止可产生可燃性 气体和自由基的热分解。 （2）阻燃材料中比热容较大的无机填料，通过 蓄热和导热使材料不易达到热分解温度。 （3）阻燃剂受热分解吸热，使阻燃材料温升减 缓或中止。工业上大量使用的氢氧化铝及氢氧化 镁均属此类阻燃剂。 （4）阻燃材料燃烧时在其表面生成多孔炭层， 此层难燃、隔热、隔氧，又可阻止可燃气进入燃 烧气相，致使燃烧中断。膨胀型阻燃剂即按此机 理阻燃。
发现聚合物炭化的阻燃特性
20世纪70年代中期，P．W．Van Krevelen明确指出，高聚物燃烧时如 生成炭层，可明显改善材料的阻燃性，提高高聚物燃烧时的成炭量，可达 到阻燃目的。高聚物炭化已成为目前阻燃技术研究的一个热点。
1.研制出阻燃效率高、对环境友 好、综合性优良的阻燃剂和阻燃高分 子材料 2.制定完善的阻燃标准和规范
– 解决方法： • 采用合适的助剂，合理的搅拌技术能使ATH充分的分散 • ATH经适当的表面处理也能减少因装填率高而生产的影响，但会 在很大程度上增加材料的成本 • 细化处理
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•
（2）氢氧化镁 – 氢氧化镁Mg(OH)2是世界销售量占第二的无机氢氧化物阻燃剂。 – 性质： • 氢氧化镁是一种白色至浅白色晶状体粉末，相对密度2.4，莫氏硬度3.0。 • 加热至450℃以上时，因失去水而减轻其质量的30.9% • 氢氧化镁热稳定性比ATH要好，降解温度接近330℃。 – 要求： • 其纯度要求相当高，至少含98.5%的Mg(OH)2 。许多情况下要求其含量高 于99.5%。 • 颗粒直径范围从0.5～5μm不等。因颗粒直径大小及形状的差异，表面积 为7～15m2〃g－1。 • 大多数作为阻燃剂的氢氧化镁经表面处理，用以提高其在聚合物中的分散 性和分布。氢氧化镁与氢氧化铝一样需以较高的添加量使用，一般为 50%～70%。由于高纯度要求和表面处理要求，使得氢氧化镁比较昂贵。 – 应用： • 其最大用途应用于工程热塑性塑料。 • 由于氢氧化镁较高的分解温度，使得它一般用于加工温度在200～225℃ 的热塑性塑料和热固性树脂。 • 氢氧化镁还可同氢氧化铝一起使用，以满足不同使用要求。
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阻燃剂
常见阻燃剂
a.卤系阻燃剂 b. 磷系阻燃剂 c. 氮系阻燃剂 d. 无机阻燃剂 e. 含硅阻燃剂
氮系阻燃剂
• 氮系阻燃剂种类： – 主要有双氰胺、联二脲、胍盐、三聚氰胺及其盐。
• 阻燃机理：பைடு நூலகம்
– 这类阻燃剂主要通过分解吸热及生成不燃性气体以稀释可燃物而发 挥作用。
• 优点：
– 无色、无卤、低毒、低烟，不产生腐蚀性气体。 – 含氮化合物阻燃剂由于它对环境的污染作用较小。 – 含氮阻燃剂燃烧时释放HCN、NO、NO2等毒性较大的气体，但经测 定含量极少。释放出来的主要成分是NH3。 – 还具有价廉，抗紫外线等优点。
阻燃科学的发展方向
阻燃机理及阻燃技术
• 阻燃机理： – 气相阻燃 • 抑制促进燃烧反应链增长的自由基 而发挥阻燃功能的属气相阻燃
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气相燃烧区
– 凝聚相阻燃 • 在固相中延缓或阻止高聚物热分解 起阻燃作用的属凝聚相阻燃
•
中断热交换阻燃
– 将聚合物燃烧产生的部分热量带走而导 致的阻燃，则属于中断热交换机理类的 阻燃
阻燃理论与阻燃剂
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阻燃的重要性 阻燃机理及阻燃技术 阻燃剂
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阻燃的重要性
近年来火灾频繁，特大火灾伤人事故常有发生， 特别是公共场所几次火灾造成重大人员死伤和财 产损失，社会影响很大 对高聚物进行阻燃处理是减少火灾的重要措施之 阻燃作用举例： 对家具的燃烧研究表明：不含阻燃剂的扶手椅 仅能提供2min的安全撤离时间，而含阻燃剂 的扶手椅则提供了22min安全撤离时间。 20世纪70年代早期，当时美国有1 200万台电 视机，每年由于电视引起的火灾约有20 000 起 ；1979年7月要求达到UL94 V-0级阻燃标 准，每年每百万台电视机造成火灾数量在 2.5～l0起 。
认识到卤系阻燃剂的毒性和对环境的影响
自1986年以来阻燃领域开展了对多溴二苯醚 类阻燃剂及其阻燃的高聚物在燃烧和高温降解时产 生的毒 性与对环境影响的争议。 基于人类对环境保护的要求，无卤化的研究和开 发得以迅速发展。阻燃剂的无卤化、低毒、低烟已 成为当前阻燃研究的前沿课题。同时由于溴系阻燃 剂暂时无法被取代，因此其仍在阻燃领域占据着主 导地位高效、低毒的含溴阻燃剂新品种仍不断出现。
– 磷酸异丙基苯基酯和磷酸叔丁基苯二基
• 1970年，这些磷酸酯就被磷酸异丙基苯基酯和磷酸叔丁基苯二基 酯所取代。
– 双磷酸四芳基亚芳基酯 • 最近几年，对热塑性工程塑料的需要，通常使用的磷酸三苯酯和 磷酸烷基苯基酯，在加工温度下出现挥发性问题，因而则提出了 双磷酸四芳基亚芳基酯系列新产品以满足需求
热塑性塑料的阻燃剂
20世纪60年代开发的环状含氯化合物Dechlorane Plus（得克 隆）以及相继开发出的芳香族系阻燃剂在塑料中得到广泛应用。 溴系阻燃剂占据了阻燃领域内的主导地位，其耗量占有机阻燃 剂总量的85%。当前国际市场上销售的主要添加型阻燃剂，溴 系约有30种，氮系约有l0种，磷系约有20种，20世纪70年代至 80年代中期这类阻燃剂的生产和应用得到了蓬勃发展。
– 阻燃都是十分复杂的过程，实际上很多 阻燃体系同时以几种阻燃机理起作用。
凝聚相反应区
气相阻燃作用：在气相中使燃烧中断或延缓链 式燃烧反应的阻燃作用 （1）阻燃材料受热或燃烧时能产生自由基抑 制剂，从而使燃烧链式反应中断。应用广泛 的卤—锑协同体系主要按此机理产生阻燃作 用。 （2）阻燃材料受热或燃烧时生成细微粒子， 它们能促进自由基相互结合以终止链式燃烧 反应。 （3）阻燃材料受热或燃烧时释出大量惰性气 体或高密度蒸气，前者可稀释氧和气态可燃 产物，并降低此可燃气的温度，致使燃烧终 止。后者则覆盖于可燃气上，隔绝它与空气 的接触，因而使燃烧窒息。
• 中断热交换阻燃：
是指将阻燃材料燃烧产生的部分热量带走，致使
材料不能维持热分解温度，因而不能持续产生可
燃气体，于是燃烧自熄 –当阻燃材料受强热或燃烧时可熔化，而熔融材 料易滴落，因而将大部分热量带走，减少了反 馈至本体材料的热量，致使燃烧延缓，最后可
能中止燃烧。
–但易熔融材料的可燃性通常都较低，但滴落的
卤系阻燃剂
• 卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一。 • 卤系阻燃剂主要用于电子和建筑工业，约50～100种含卤阻燃剂覆盖了 大多数的市场需求。 • 卤系阻燃剂的阻燃效率高，价格适中，其性能价格比这一指标是其他阻 燃剂难以与之相比，加之卤系阻剂的品种多，适用范围广所以得到人们 的青睐。 • 卤系阻燃剂在热裂解或燃烧时生成较多的烟和腐蚀性的气体，以及二噁 英，但目前卤系阻燃剂仍占据塑料阻燃剂的主导地位。
阻燃技术在军事上首次应用
第二次世界大战中，美国开发了以四羟甲基氯化磷为主的一系列纤 维素的阻燃整理剂。同时军队对阻燃、防水帆布帐篷的需要，促进了 氯化石蜡、氧化锑和黏结剂的阻燃系统的发展。
反应型阻燃剂的出现
20世纪50年代美国Hooker公司研制出多种含卤、含磷反应 型阻燃剂单体，它们可应用于一系列缩聚高分子化合物
阻燃方法，他发现磷酸铵、氯化铵和硼砂的混合物对亚麻和黄麻的 阻燃十分有效，并成功地在巴黎剧院的幕布进行了阻燃处理
阻燃理论研究
1913年，化学家珀金（Perkin）采用锡酸盐浸渍绒布，再用硫酸 铵溶液处理，获得较好的阻燃性能。它还对阻燃机理进行了理论上的 研究，开创了阻燃技术新纪元，标志着近代新阻燃方法的开始。
大量用于生产阻燃地毯的苯乙烯-丁二烯胶乳中，用于生产阻燃绝缘橡胶 电缆、保温泡沫塑料、传送皮带、屋顶天棚及软管中。
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– 优点： • 氢氧化铝是非常有用的阻燃剂，可以提供生烟度较低的配方。与 含卤化物和氧化锑混合物的配方相比，该种配方生烟毒性低、腐 蚀性也小。 – 缺点：
• ATH添加量为50%～75%（质量）。对树脂的物理性能产生负面 影响。
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阻燃剂
常见阻燃剂
a. 卤系阻燃剂 b. 磷系阻燃剂 c. 氮系阻燃剂 d. 无机阻燃剂 e. 含硅阻燃剂
•
1．无机磷阻燃剂
– 磷酸铵 • 在1820年左右，盖．吕萨克对纺织品的阻燃问题系统地进行了研究，他
利用磷酸铵、氯化铵、硼砂等无机化合物配臵成适用于纤维素的阻燃剂
– 磷酸二氢胺和磷酸氢二胺 » 磷酸二氢胺和磷酸氢二胺，或低分子量聚磷酸胺与硼酸铵、硫酸
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• 2．膨胀型含磷阻燃剂
– 聚磷酸铵
• 在成炭效果差的阻燃聚烯烃或聚苯乙烯系聚合物中，一般需要 加入成炭组分 – 聚磷酸铵存在的问题： • 水敏性 • 添加阻燃剂量大 – 解决方法 • 提高分子量、改变结晶形态及包覆 处理
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• 3．缩合磷酸芳基酯 – 磷酸三甲苯酯
• 最早工业化的有磷酸三甲苯酯，最初被用作硝酸纤维素的增塑剂 和阻燃剂，然后被用作醋酸纤维素和乙烯基类的增塑剂和阻燃剂
阻燃与非阻燃织物的对比
阻燃技术发展简介
阻燃技术最早历史记录 在公元前83年，古希腊人在围攻战中采用矾溶液处理木质碉堡，提 高木质碉堡的阻燃性能 第一个阻燃纤维专利 （英国专利551）1735年Wyld以矾液、硼砂及硫酸亚铁处理木
材和纺织品
幕布阻燃处理 1820年盖· 吕萨克受法国国王路易十八的委托，研究剧院窗帘的
铵、氨基磺酸铵和溴化铵的共混物，是尼龙类的有效阻燃剂。
– 红磷 • 对红磷的表面处理、稳定化处理及包覆处理使红磷的吸湿性、自燃温度、
释放磷化氢量、粉尘爆炸浓度、落高自燃及与高聚物的相容等性能得到极 大改善。采用Al(OH)3、Mg（OH）2、Zn(OH)2等进行无机包覆，再采用 蜜胺-甲醛原位聚合或其他热固性树脂再进行有机包覆。最近有人提出用 水合钛-钴氢氧化物包覆红磷，磷化氢发生量可降到0.05mg〃g－1以下。