第六章阻燃剂总结
化工--阻燃剂
定义：指能够提高纸张的防火阻燃效率，点
燃后仅碳化而不燃烧的化学品。最常用元素 的有P、Br、Cl、Sb、Al的化合物。
1.阻燃剂及其分类
按其组成分类，常 用的有两大类
无机型：
如聚磷酸铵，锑化物 （Sb2O3)用于壁纸、 绝缘纸板等
有机型：
有机磷、有机溴 (四溴双酚A）、 氨基磺酸盐
2. 对阻燃剂的基本要求
阻燃剂
前言
大量的树脂作为施胶剂、增强剂等用于造纸业，
由于有机树脂化合物是可燃的，再加上造纸纤维 本身可燃，因而人们对这些材料的阻燃剂提出了 越来越迫切的要求，使用阻燃剂的目的是使可燃 性材料成为难燃物。
主要内容：
1.阻燃剂及其分类
2. 对阻燃剂的基本要求
3.阻燃剂的作用机理 4. 总结
1.阻燃剂及Leabharlann 分类燃烧3.常用阻燃剂的作用机理：
阻燃剂 点火
分解吸热
不燃性气体如：H2O、 HCl、HBr、CO2、 NH3、N2等。
放出不燃 性气体
稀释可燃 性气体
起到阻燃效果
3.常用阻燃剂的作用机理：
【例1】在环氧树脂中添加Al(OH)3 燃烧时：
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
-299.6J
燃烧时该反应放出大量的水，同时吸收大量 的热，可降低温度而起到阻燃的作用，并可 在燃烧中无碳质和烟尘生成。
3.常用阻燃剂的作用机理：
【例2】氯代烃阻燃剂，当燃烧时，含氯的聚 烯烃在C-C链断裂前先裂解放出HCl，起到 阻燃作用。
3.常用阻燃剂的作用机理：
【例3】有机磷的化合物在火焰中： 有机磷化合物→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸 最后生成的聚偏磷酸是强脱水剂，能使有机 物碳化，形成保护性膜，降低两相之间能量 和可燃物的传递，减少向火焰输送燃料量， 从而达到阻燃作用。
阻燃剂归纳
一.分类及作用机理1.卤系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。
一般与三氧化二锑并用。
2.磷系在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，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。
如有机阻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。
3.氮系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。
4.Sb2O3 反应放出H2O并生成熔点较低、能够气化的卤化锑，起稀释可燃性气体的作用。
同时他的相对密度较大，覆盖于高分子材料表面隔绝空气，能促进炭化反应，降低燃烧系统的温度，能捕捉燃烧过程中气相里游离的HO.和H.,从而抑制燃烧。
实际上三氧化二锑是普遍使用的阻燃剂协效剂，与卤素化物之比以3:1最佳。
5.金属氢氧化物在高温条件下，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。
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。
6.硼系产生液相中间物，该中间物可湿润可燃物表面，从而成为隔热和隔氧的屏障。
硼酸锌具有阻燃、抑烟、成炭和防止熔滴生成等多种功能。
阻燃剂使用
阻燃剂阻燃机理总结阻燃原理阻燃剂原理日期：2018/01/15阻燃剂阻燃机理总结阻燃原理阻燃剂原理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。
阻燃剂实习报告
阻燃剂实习报告1. 概述阻燃剂是一种能够减缓或阻止燃烧过程的物质，常用于塑料、橡胶、织物等材料中，以提高其阻燃性能。
本实习报告旨在总结我在阻燃剂制备与应用实习中所获得的经验和收获。
2. 实习内容在实习期间，我主要深入研究了阻燃剂的制备方法和应用领域，并参与了实验室的实际操作。
以下是我参与的几个主要实习内容：2.1 阻燃剂制备我在实习中学习了多种阻燃剂的制备方法，包括物理混合法、化学反应法和表面改性法等。
通过实验，我了解到不同的制备方法对阻燃剂的性能和应用领域有着重要影响。
我参与了一项物理混合法制备阻燃剂的实验，通过添加高分子材料和无机盐等成分，获得了一种具有良好阻燃性能的材料。
2.2 阻燃剂性能测试为了评估阻燃剂的性能，我们进行了一系列的实验测试。
包括燃烧性能测试、热分析测试和力学性能测试等。
其中，燃烧性能测试是最为关键的一项，通过对材料的燃烧特性进行评估和比较，可以确定阻燃剂的阻燃效果。
我参与了燃烧性能测试的实验操作，学习了测试仪器的使用方法和数据分析技巧。
2.3 阻燃剂应用研究在实习期间，我也参与了一项阻燃剂在塑料材料中的应用研究。
通过在聚合物基体中添加不同种类和含量的阻燃剂，测试了材料的燃烧特性，并对其阻燃效果进行评价。
通过这项研究，我深入了解了阻燃剂在实际应用中的重要性和限制，为以后的研究和开发提供了宝贵的经验。
3. 实习收获通过本次实习，我获得了以下几方面的收获：3.1 知识掌握在实习过程中，我系统学习了阻燃剂的制备方法、性能测试和应用研究等方面的知识。
通过亲自参与实验操作和数据分析，我对阻燃剂的制备和应用有了更加深入的理解。
同时，我还了解到了阻燃剂在不同材料体系中的适用性和优化策略。
3.2 实践能力本次实习让我有机会参与实验室的实际操作，学习并掌握了一系列实验技术和仪器使用方法。
我在操作过程中注重细节和安全，提高了实验的成功率。
通过与实习导师和同事的交流和合作，我培养了团队合作精神和解决问题的能力。
阻燃剂简介介绍
物理隔绝
阻燃剂在可燃物表面形成 一层难燃的隔热层，阻止 热量传递和氧气进入，从 而抑制燃烧。
催化转化
阻燃剂通过催化作用将可 燃物转化为非可燃物，降 低燃烧的可能性。
阻燃剂的作用
提高材料阻燃性
在材料中添加阻燃剂，可以提高材料的阻燃性能 ，减少火灾发生的可能性。
降低火灾危害
阻燃剂可以抑制燃烧速度，减少火灾蔓延，降低 火灾对人员和财产的危害。
活性气体来达到阻燃效果。
阻燃剂广泛应用于建筑材料、纺 织品、电子产品、交通工具和其 他易燃物品中，以增加这些物品
的防火性能。
阻燃剂的分类
根据作用机理，阻燃剂可 分为反应型和添加型两类 。
反应型阻燃剂能够参与化 学反应，改变高分子材料 的化学结构，从而赋予材 料阻燃性能。
添加型阻燃剂则是将阻燃 剂添加到易燃材料中，通 过物理作用达到阻燃效果 。
THANKS
谢谢您的观看
根据使用领域，阻燃剂可 分为建筑用、纺织品用、 电子电气用、交通运输用 等类型。
不同领域的阻燃剂具有不 同的性能要求和标准，以 满足不同物品的防火需求 。
Hale Waihona Puke 02阻燃剂的原理与作用
阻燃剂的阻燃原理
01
02
03
化学反应
阻燃剂通过与可燃物发生 化学反应，降低可燃物的 温度或终止燃烧链反应， 从而达到阻燃效果。
阻燃剂简介介绍
汇报人： 2024-01-07
目录
• 阻燃剂的定义与分类 • 阻燃剂的原理与作用 • 阻燃剂的应用领域 • 阻燃剂的发展趋势与未来展望 • 阻燃剂的挑战与解决方案 • 阻燃剂的案例分析
01
阻燃剂的定义与分类
阻燃剂的定义
阻燃剂是一种能够阻止物质燃烧 的化学物质。
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
纺织阻燃剂开发和售后工作个人工作总结
纺织阻燃剂开发和售后工作个人工作总结一、引言纺织阻燃剂是一种应用广泛的特种化学品，可以有效地降低纺织品在火灾中的燃烧性能，保护人身和财产的安全。
作为纺织阻燃剂开发和售后工作人员，我将总结我的工作经验和收获，旨在对之后的工作进行反思和提升。
二、工作内容1. 产品研发：参与纺织阻燃剂的研发项目，负责测试、评估和优化产品性能。
通过实验室测试和现场试验，不断改进纺织阻燃剂的配方和工艺，提高产品的阻燃效果和稳定性。
2. 技术支持：为客户提供专业的技术支持和解决方案。
通过与客户的沟通和了解需求，给予相应的技术咨询和建议。
在客户使用过程中出现问题时，及时响应并解决，确保客户对产品的满意度和忠诚度。
3. 售后服务：对客户进行产品的使用培训和指导。
收集并分析客户的反馈和意见，及时反馈给产品研发部门，并对产品进行改进和优化。
定期进行客户回访，了解客户对产品的使用情况和满意度，并为客户提供优质的售后服务，维护客户关系。
4. 市场开拓：参与市场调研和竞争对手分析，为公司制定合理的市场策略和销售计划。
积极参加行业展览和技术交流会议，建立和扩大客户资源。
与销售团队合作，共同完成销售目标，实现公司的业务增长。
三、工作经验与收获1. 技术能力和知识通过参与纺织阻燃剂的研发项目，我不断提高了自己的技术能力和专业知识。
熟练掌握了纺织阻燃剂的原理、性能和应用领域，能够对产品进行科学的评估和优化。
同时，我也积累了丰富的实验室测试和现场试验的经验，对问题的分析和解决能力得到提升。
2. 沟通和协作能力在与客户的沟通过程中，我学会了倾听和理解客户的需求，并给予准确、及时的技术支持和解决方案。
与产品研发部门和销售团队的紧密协作，使我具备了良好的团队合作和协调能力。
能够在团队中紧密合作，共同完成项目和任务。
3. 问题解决和创新能力在与客户的合作中，经常遇到各种技术难题和问题。
通过不断的学习和实践，我积累了一定的问题解决和创新能力。
能够识别问题的关键点，找出问题的根源，并制定相应的解决方案。
第6章 阻燃剂
3. 燃烧热
聚合物的稳定燃烧主要依靠燃烧释放出的热量(燃烧热)来 维持，若燃烧热向周围的散失大于燃烧释放出的热量，则 一旦撤去热源，燃烧就难于维持下去、反之燃烧进一步加 剧。如果两者达到平衡则进入稳定燃烧状态。表5列出了 部分聚合物的燃烧热。 聚乙烯的燃烧热很高，而聚酯(PET)的燃烧热只有PE的 一半。对于PET这类燃烧热小的聚合物，利用无机化合物 分解吸热的原理来抑制其燃烧是非常有效的：这是由于金 属氢氧化物在分解时需要吸收大量的热量，分解生成的水 在气化过程中又要消耗热能，从而降低了聚合物的燃烧温 度，达到阻燃的目的。 表5 聚合物的燃烧热
这一燃烧模式中，聚合物在热源的作用下，首 先分解产生可燃性气体，可燃性气体从固相扩散 到气相，气相中可燃性气体与氧气反应而开始燃 烧，燃烧产生的热量向聚合物表面辐射并传至聚 合物的内部，聚合物由于热的作用继续分解，形 成燃烧的循环过程。因此阻燃也就是抑制这个燃 烧的循环过程。 不同聚合物热分解生成的产物决定了聚合物燃 烧的难易程度，因此不同的聚合物具有不同的燃 烧性能。同一种聚合物由于加入不同的助剂其燃 烧的难易程度也有变化，当聚氯乙烯中加入增塑 剂后制品往往变得容易燃烧，而加入阻燃剂则使 制品难以燃烧。值得指出的是：阻燃的目的是为 了提高制品的难燃程度，减少发生火灾的可能性 而使制品变成不燃材料。聚合物阻燃后虽然可以 降低发生火灾的危险性，但不能完全消除火灾危 险。阻燃后的聚合物在大火中仍能猛烈燃烧。
6.2 聚合物的燃烧和阻燃剂的作用机理
6.2.1 聚合物的燃烧 一、聚合物的燃烧过程 聚合物的燃烧是一个非常复杂的急剧氧化 过程，从材料的吸热分解到剧烈的氧化发 光发热，包括了一系列的物理变化和化学 变化。聚合物在受到外部热源的作用时， 首先被加热、进而降解、生成挥发性的可 燃气体和其他热分解产物。随着可燃性气 体浓度的增大，当达到某一极限时聚合物 开始燃烧。燃烧的整个过程如图所示
阻燃剂的分类和阻燃剂用途
阻燃剂的分类和阻燃剂用途阻燃剂，又称难燃剂，耐火剂或防火剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。
阻燃剂（防火液），无毒、无腐蚀剂、防火效果好、价格低廉、使用方便。
阻燃剂的分类：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ＵＬ94Ｖ 0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。
阻燃剂简介演示
有机阻燃剂
多溴联苯
阻燃原理：多溴联苯在火焰的高温下会脱去溴化氢，产生 自由基，从而阻止火焰的传播。
特点：阻燃效率高，但多溴联苯有毒，且燃烧产物有二恶 英产生。
十溴联苯醚
阻燃原理：十溴联苯醚在火焰的高温下会脱去溴化氢，产 生自由基，从而阻止火焰的传播。
特点：阻燃效率高，但十溴联苯醚价格较高。
复合阻燃剂
阻燃剂的制备方法
干法
将阻燃剂与其他原料混合，加热 至一定温度，制得阻燃剂。
湿法
将阻燃剂与水或其他溶剂混合， 搅拌均匀，制得阻燃剂。
气相法
将阻燃剂在气态下与其他原料混 合，冷却凝结，制得阻燃剂。
阻燃剂的使用方法及注意事项
使用方法
将阻燃剂按照一定比例添加到需 要阻燃的材料中，搅拌均匀，进 行加工成型。
阻燃剂的未来发展方向
新材料与新技术的结合
01
利用新材料和新技术的优势，开发高效、环保、低成本的阻燃
剂。
智能化阻燃
02
利用智能化技术实现阻燃剂的精准投放和高效利用，提高阻燃
效果和材料性能。
拓展应用领域
03
开拓阻燃剂在新能源、航空航天等领域的应用，扩大市场需求
。
05
阻燃剂的制备及使用方法
Chapter
氢氧化铝 阻燃原理：受热分解时吸热，带走大量热量，降低可燃物表面温度。
特点：无毒、无腐蚀性、不挥发、价格低廉。
无机阻燃剂
氢氧化镁 阻燃原理：受热分解时吸热，带走大量热量，降低可燃物表面温度。
特点：无毒、无腐蚀性、不挥发、价格低廉。
无机阻燃剂
蒙脱石 阻燃原理：受热分解时吸热，带走大量热量，降低可燃物表面温度。 特点：无毒、无腐蚀性、不挥发、价格低廉。
阻燃剂
燃烧速度指试样单位时间内燃烧的长度。
氧指数（OI）指试样象蜡烛状持续燃烧时，在 氮-氧混合气体流中所需的最低氧含量。
英国标准对于阻燃材料的要求是：
一级阻燃材料
氧指数 > 38%
二级阻燃材料
氧指数 > 25%
25
常用聚合物的燃烧速度
26
常用聚合物的极限氧指数
27
2.3 阻燃机理
• 1、保护膜机理： • 2、不燃性气体机理： • 3、冷却机理： • 4、终止连锁反应机理： • 5、协同作用体系：
41
三、阻燃剂的应用
• 聚氨酯材料属于可燃性物质，它的氧指数 为19%-20%，用于家具、建筑、汽车、铺 地材料的聚氨酯必须达到二级阻燃标准。
• 因此，在聚氨酯制品中，阻燃剂的用量很 大，是用量最大的配合剂，约占聚氨酯配 合剂总量的三分之一。
42
毛织物的阻燃整理
• 羊毛具有较高的回潮率和含氨量，故有较好的天 然阻燃性，但若要求更高的标准，则需进行阻燃 整理。
第六章 阻燃剂
1
1
概述
2 聚合物的燃烧和阻燃剂的作用机
理
3
阻燃剂的应用
4
阻燃剂的发展趋势
2
• 央视火灾原因大曝光
• 敲响我国建筑节能保 温材料在火灾中存在 隐患的警钟！
3
• 上海“11·15”特别重 大火灾
原因：聚氨酯泡沫保温材料 没有经过阻燃处理。
4
1 定义
能够增加材料耐燃性的物质称为阻燃剂。 阻燃剂是提高可燃性材料难燃性的一类助剂 。
28
• 1、保护膜机理： • 阻燃剂在燃烧温度下形成一层不燃烧的保护膜，
覆盖在材料上，隔离空气而阻燃。 • 此类阻燃剂有卤代磷、水合硼酸盐等。
第六章阻燃剂
4 、终止链锁反应机理
阻燃剂的分解产物易与活性游离基作用，降低某些游离基的浓度， 使作为燃烧支柱的链锁反应不能顺利进行。 燃烧过程中的各种游离基中， · OH 游离基的能量很高，反应速度很 大，所以燃烧速度取决于 · OH 的浓度大小。如能将发生链锁反应的 HO · 除去。则能有效的防止燃烧。
（3）氯化聚乙烯
一类含氯35-40%，另一类含氯68%，无毒。
用于聚烯烃，ABS树脂。 本身是聚合材料，因此作为阻燃剂使用时，不降低塑料 的物理机械性能，耐久性良好。
6.3.2
溴系阻燃剂
6.3.2.1 生产方法 芳香族溴代物 芳香烃亲电取代反应。 溴化剂为液溴或氯化溴；催化剂为路易斯酸如AlCl3。 反应完成蒸出过量溴，产品洗涤、干燥。 脂肪族溴化物 溴代为自由基取代（光照或引发剂下进行）
阻燃机理有多种，分述如下：（无统一看法）
1、 2、 3、 4、 保护膜机理 不燃性气体机理 冷却机理 终止链锁反应机理
5、 协同作用机理
1、保护膜机理 阻燃剂在燃烧温度下，形成一层不燃烧的保护膜，覆盖 在材料上，隔离空气而阻燃，可分为两种情况：玻璃状 薄膜和隔热焦炭层。
（1）玻璃状薄膜 阻燃剂在燃烧温度下分解为不挥发、不氧化的玻璃状薄 膜，覆盖在材料表面，可隔离空气（或氧），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。
2、不燃型气体机理
阻燃剂能在中等温度下立即分解出不燃性气体，稀释可燃性气体和 冲淡燃烧区氧的浓度，阻止燃烧发生。 这类阻燃剂的代表为含卤阻燃剂。 有机卤与化合物受热后释放出 HX。 HX 是难燃气体，不仅稀释空气 中的氧，而且其相对密度比空气大，可替代空气形成保护层，使材 料的燃烧速度减缓或熄灭。
阻燃剂研究综述
阻燃剂研究综述1.阻燃剂的涵义阻燃剂又称难燃剂, 耐火剂或防火剂, 赋予易燃聚合物难燃性功能, 用以提高材料抗燃性, 即阻止材料被引燃及克制火焰传播的助剂。
重要合用于阻燃合成和天然高分子材料(涉及塑料、橡胶、纤维、纸张、涂料等)。
采用阻燃材料有助于延迟或防止高分子材料的燃烧, 使其点燃时间增长, 点燃自熄或难以点燃。
有助于保证各种制品的安全及减少人们的生命和财产损失。
2.阻燃剂的重要历史性发展[1]1966年, Fenimore和Martin根据材料在不同氧浓度中的燃烧情况, 反复测定了使材料连续燃烧所需的最低氧浓度, 得到了很好的反复性, 提出了“氧指数”的概念, 从而使得阻燃材料的燃烧性能有了科学的定性手段, 对现代阻燃科学技术产生了深远的影响, 并得到了广泛的应用。
随着现代科技的进步, 许多先进的分析测试仪器和解决方法如傅里叶变换红外光谱仪、热分析技术、X射线光电子能谱(XPS)、锥形量热仪( Cone Calorimeter)等被应用于阻燃研究, 成为阻燃科学理论研究的有效手段。
3.阻燃剂的分类[1]按阻燃剂与被阻燃基材的关系, 阻燃剂可分为添加型和反映型两大类, 目前使用的阻燃剂85%为添加型, 仅有15%为反映型。
前者多用于热塑性高聚物, 后者多用于热固性高聚物。
按阻燃元素种类, 阻燃剂可分为卤素（溴系及氯系）、有机磷系及卤-磷系、磷-氮系、氮系、硅系、锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、锡系等。
前五类属于有机类, 后几类属于无机类。
近年来, 出现一类新的“膨胀型阻燃剂”, 它们是磷-氮化合物或者混合物。
人们对阻燃高聚物, 较少采用单一的阻燃剂, 往往是采用多种阻燃剂的复配系统, 以发挥协同阻燃效应或同时提高材料的多种阻燃性能。
3.1溴系阻燃剂溴系阻燃剂之所以受到人们如此青睐, 其重要因素是他的阻燃效率高, 价格适中, 这是其他阻燃剂难以匹敌的。
另一方面是溴系阻燃剂的品种多, 合用范围广, 并且溴的来源充足。
涂料基础第六章防火阻燃涂料
第六章 防火、阻燃涂料
6
3.无机填料
在非膨胀型防火涂料中占有较大的比重，并对涂层的防火性能有重大
的贡献。
常用的有：Sb2O3、AL(OH)3,石棉粉，云母粉，磷酸锌，磷酸铝， TiO2,SiO2, 高岭土，碳酸钙，氧化锌，硅藻土，滑石粉，硼酸锌。 4.配方
氯磺ห้องสมุดไป่ตู้聚乙烯(基料)
10
氯化石蜡(基料、添加剂) 100
90%， 施工方法：涂刷1—2道，经2h干燥后用喷稀磷酸液固化，
24h且用水冲掉酸液。 水性自固型
锌粉 30克， 水玻璃 2克，海藻酸钠溶液 5克。 海藻酸钠溶液的配制：海藻酸钠 1克，水 99克。 用氯化镁作固化剂；配制方法：氯化镁 28克，水72克。 施工工艺：涂刷1—2道，2h后喷固化剂，
水玻璃，硅溶胶，磷酸盐，水泥。 2、填料
氧化铝，石棉粉，锌钡白，高岭土，滑石粉， CaCO3,ZnO,硅藻土，珍珠岩，耐火土，钛白粉等。由于自身 的不燃性和高温下形成的类似于油膜样的物质封闭保护基材， 使之隔绝空气而不燃烧，其缺点是与基材附着力低，易受潮， 龟裂，粉化，剥落，装饰性不好。
改进措施： ①可将有机硅树脂系和钛酸酯系树脂与无机涂料组分拼 用。②在水玻璃中加氟硅酸钠，氟硅酸锌可改善其耐水性。 ③在无机防火涂层的基础上，配套有机防水层，可提高其使 用寿命。
作用：放出不燃性气体，在涂层内形成海绵状结构，隔 绝空气和热的传导。常用药剂：三聚氰胺，双氰胺，六亚甲 亚四胺，氯化石蜡，碳酸盐，偶氮化合物。 5．有机难燃剂
作用：增加涂层的阻燃能力，主要有：卤代环氧树脂，卤 代聚酯、聚醚，有机磷酸酯等。涂料中的许多成分，不仅起 一种作用，而且是起双重、甚至三重作用。如氯化石蜡，既 是发泡剂，又是成炭剂，还是阻(难)燃剂。聚磷酸铵既是脱 水催化剂，又是发泡剂，还是阻(难) 燃剂。
第06章 阻燃剂
在卤素氟、氯、溴、碘中，氟由于太活泼，而 形成的氟分子又较稳定，所以阻燃性不好，有时氟 与其他卤素一起使用，可增加化合物稳定性，减少 化合物毒性。碘元素形成的化合物不稳定，常温下 易分解，且价格昂贵，故也很少采用。所以，卤素 阻燃剂以溴、氯为主。 从有机物键能得知：C-C：347.8kJ/mol，C-H： 414.5kJ/mol ， C-Cl ： 339.4kJ/mol ， C-Br ： 284.5 kJ/mol。所以C-X键较C-C键容易断裂。阻燃剂受 热时则释出HX，从HX键键能看出：H-Cl：433.54 kJ/mol，H-Br：365.5 kJ/mol，H-Br键的键能小于 H-Cl键的键能，HBr捕获游离基的能力比HCl强， 所以含溴阻燃剂的效能比含氯阻燃剂的效能高。
30年代，随着合成材料的出现与发展， 火灾威胁增加，因而阻燃剂和阻燃处理技 术研究也随之发展。发现氧化锑，有机卤 化物(如氯化石蜡)和树脂粘合剂混用，可使 织物具有良好的耐久阻燃效果。 阻燃剂是50年代后期才广泛应用的。70 年代则有了较大发展，阻燃机理研究的逐 步发展，阻燃剂品种和数量的迅速增加， 使阻燃剂的研究和应用大大发展，消耗量 不断增加。
1820年，盖-吕萨克受法国国王路易十八的委 托，为保护巴黎剧院幕布而研制阻燃剂，他发现 磷酸铵、氯化铵、硼砂等无机化合物对纤维的阻 燃非常有效，他还发现上述某些化合物的混合体 系可提高阻燃性，他是最早对织物阻燃进行系统 研究的科学家。 1913年染料化学家W. H. Perkin不仅验证了前 人的工作，还提出了较耐久的织物阻燃处理技术， 即将绒布先用锡酸钠浸渍，再用硫酸铵溶液处理， 然后水洗、干燥，使处理过程中生成的氧化锡阻 燃剂进入纤维中。
氧指数是评价各种材料相对燃烧性的一 种表示方法。这种方法作为判断材料在空 气中与火焰接触时燃烧的难易程度非常有 效，并且可以用来给材料的燃烧性难易分 级。 目前氧指数法不仅仅限于塑料(包括薄膜 和泡沫塑料)，在纤维，橡胶等方面都已得 到广泛应用，也用于阻燃机理的研究。一 般OI≥27的物质为阻燃物质。
阻燃剂基本知识分析
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
2、磷系阻燃剂
磷系阻燃剂的阻燃机理为促使塑料初期分解时的脱水和炭化， 这一脱水炭化过程必须依赖塑料本身的含氧基团。 此阻燃剂对本身结构中含氧的塑料阻燃效果好，而对于不含氧 的PE、PP等塑料，单独使用效果不好，应与氢氧化铝和氢氧化 镁一起协同使用，才会有良好的阻燃效果。 磷系阻燃剂包括无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂。 无机磷系阻燃剂：红磷、磷酸酯、磷酸铵盐、多磷酸盐及聚磷酸 铵等。 有机磷系阻燃剂：磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、 丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。
1、氯化石蜡
氯化石蜡包括含氯量50%和含氯量70%的两大类产品，含氯量 50%的主要用作PVC的辅助增塑剂，含氯量70%的则主要作为阻燃 剂使用。 含氯70%的氯化石蜡为白色粉末，化学稳定性好，价廉，用途广 泛，常和Sb2O3混合使用。可用于PE、PS、聚酯、合成橡胶的阻燃 剂。氯化石蜡的缺点是分解温度较低（120oC），在塑料成型时有 时会发生热分解，使制品着色切腐蚀金属模具。
阻燃剂的分类
卤系阻燃剂 水合金属氧化物 磷系阻燃剂 金属氧化物 无卤阻燃剂 金属硼化物 膨胀型阻燃剂 乙烯基衍生物 含氯化合物 ……
添加型
阻燃剂
反应型
含羟基化合物
含环氧基化合物
四、常用阻燃剂
（一）卤系阻燃剂
• 卤族元素阻燃效率的顺序是I>Br>Cl>F。因为C-F键很稳定，难分 解，故阻燃性能差，而碘化物的热稳定性差，具有实用价值的仅是 溴和氯的化合物。 • 工业上用氯和溴化合物阻燃效能顺序为脂肪族>脂环族>芳香族。 但脂肪族卤化物热稳定性差，加工温度不能超过205oC，芳香族卤 化物热稳定性好，加工温度可达315oC，作为卤化物，卤素的含量 高。
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。
塑料阻燃剂实用总结
一、阻燃剂的类型原则上，能够阻止高聚物材料燃烧的物质都可选作阻燃剂。
但实际上，除阻燃性外，阻燃剂还必须具备下列条件：1）热分解温度要高于高聚物的加工温度（大约高出60℃左右）。
2）相溶性好。
能够与高聚物均匀混合，不析出。
3）对其施加对象的其他性能无严重不良影响。
如机械性能、加工性能、熔融指数及各项强度等。
4）生产成本低、无毒，燃烧时不释放有毒和腐蚀性气体。
实际上，任何单一物质均难以满足上述各种条件，好的阻燃剂往往由两种以上物质协同使用，从而要求人们不仅仅是寻找有效的阻燃剂，还要研究其最佳配方。
按化学组成的不同，阻燃剂大致可以分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂三大类。
（一）卤系阻燃剂卤系阻燃剂品种最多，应用面也最广。
卤系中的氟化物由于价格高、阻燃效力差，非特殊情况一般极少作阻燃剂使用。
碘化物虽然阻燃效力好，但由于不稳定、易分解，而且价格高，因而也很少使用。
唯有氯、溴才是作为卤系阻燃剂中最重要、最普遍的元素。
实验表明，卤系阻燃剂在单独使用时，往往很难达到理想的阻燃效果，除非增加阻燃剂的用量。
可是阻燃剂用量加大，又给高聚物的机械性能、加工性能带来不良影响。
为解决这一矛盾，人们尝试添加一些其他物质同卤系阻燃剂混合使用，就可以较少用量获得较好的阻燃效果——这就是协同效应，常用的增效剂有Sb、N、P等化合物、最常见的增效剂是Sb2O3。
在表一中同时列出了一些增效剂。
（二）磷系阻燃剂磷系阻燃剂的特点是阻燃效力高，但由于它对高聚物的机械加工性能影响较大，因而不如卤系阻燃剂使用广泛。
磷系阻燃剂包括无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂两大类。
1．无机磷阻燃剂：最常用的是红磷和聚磷酸铵。
聚磷酸铵单独使用或与卤代物并用时，阻燃效果不大，当同其他磷化物或氯化物并用时，阻燃效能明显提高。
在燃烧时，会发生以下变化：磷化合物→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸，聚偏磷酸玻璃体覆盖于燃烧体表面，隔绝空气。
对于含氧的高聚物，聚偏磷酸还具有脱水作用，使高聚物脱水分解，生成致密的炭化层，使燃烧终止。
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（4）点燃阶段：
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 H·+ O2
HBr / HCl(重量)：1：2.2 ，含溴阻燃剂的效能约为含氯阻燃剂的2.2倍） RX R· + X·
卤化物 卤原子
X· +
AH
HX + A·
聚合物
3、 冷却机理
阻燃剂能使聚合物材料的固体表面在较低温度下熔化，吸收潜热或 发生吸热反应，大量消耗掉热量，阻止燃烧继续进行。 此类阻燃剂由氢氧化铝和氢氧化镁。（氢氧化铝即三水合氧化铝） 当温度达到 250℃，高聚物燃烧时，氢氧化铝发生分解，吸收大量 热并生成水；产生的水汽化，亦需吸收大量潜热，从而降低聚合物 的温度，减缓和阻止燃烧。
阻燃机理有多种，分述如下：（无统一看法）
1、 2、 3、 4、 保护膜机理 不燃性气体机理 冷却机理 终止链锁反应机理
5、 协同作用机理
1、保护膜机理 阻燃剂在燃烧温度下，形成一层不燃烧的保护膜，覆盖 在材料上，隔离空气而阻燃，可分为两种情况：玻璃状 薄膜和隔热焦炭层。
（1）玻璃状薄膜 阻燃剂在燃烧温度下分解为不挥发、不氧化的玻璃状薄 膜，覆盖在材料表面，可隔离空气（或氧），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。
130-200℃ 260-270℃
2H3BO3
2HBO2
B2O3
FB阻燃剂即硼酸锌，是目前使用最广泛的硼阻燃剂。
（2）隔热焦炭层
阻燃剂在燃烧温度下可使材料表面脱水炭化，形成一层多孔性隔热焦 炭层，从而阻止热的传导，起阻燃的作用。
例：氮阻燃主要以铵盐形成(NH4)2SO4，受热释放出NH3，并生成 H2SO4。脱水生成焦炭层。 (NH4)2SO4 NH4HSO4 R-H NH4HSO4 + NH3 H2SO4 + NH3 C + H2 O
1、 聚合物的热分解特性
热分解温度高，聚合物热稳定性好。
2、 燃烧温度和着火温度
3、 燃烧热
4、 氧气浓度
阻燃并具有自息性的材料氧指数至少 >27%。
6.2.2 阻燃机理
截断燃烧的5个阶段的任一阶段都能达到阻燃的目的，但最 好使燃烧在萌芽状态就被制止，即截断某一阶段来源或中 断连锁反应，停止游离基的产生。
R·+ O2
R·+ H· HO·+ O·
RCHO + · OH
HO·+ RH
R·+ H2O
聚合物在热源作用下产生可燃气体，从固相传到气相，与氧发生燃烧， 产生热量向聚合物表面辐射并传至内部，使聚合物继续分解，形成燃 烧的循环过程。
影响聚合物燃烧的主要因素
1、 聚合物的热分解特性 2、 燃烧温度和着火温度 3、 燃烧热 4、 氧气浓度
例：卤代磷阻燃剂
受热分解
R4PX
R3P + RX
膦 烷基卤化物
2 R3P + O2
2R3PO
膦氧化物
聚磷酸盐玻璃体
覆盖在材料表面，隔离空气而阻燃。
硼酸和水合硼酸盐都是低熔点的化合物，加热时形成玻璃状涂层， 覆盖在聚合物之上，当温度高于325℃时B2O3软化形成玻璃状物质。 加热到500℃时，显多孔型物质。
2、不燃型气体机理
阻燃剂能在中等温度下立即分解出不燃性气体，稀释可燃性气体和 冲淡燃烧区氧的浓度，阻止燃烧发生。 这类阻燃剂的代表为含卤阻燃剂。 有机卤与化合物受热后释放出 HX。 HX 是难燃气体，不仅稀释空气 中的氧，而且其相对密度比空气大，可替代空气形成保护层，使材 料的燃烧速度减缓或熄灭。
第六章 阻燃剂
6.1 概述
6.1.1 阻燃剂的概念 塑料、橡胶、纤维都是有机化合物，均具有可燃 性，极易在一定条件下燃烧。
阻燃剂是一种能防止材料被引燃或抑制火焰传播 的助剂。
最常用的是磷、溴、氯、锑和铝的有机和无机化合物。 很多有效的阻燃剂配方都含有这些元素。
在全球的火灾死亡事故中有 80％左右是由于有毒气体或 烟的窒息造成的。
当聚合物的温度上升到一定程度时，除弱键断裂外，主链也断裂， 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。
4、 价格低廉 阻燃剂在制品中的添加量有增多的倾向， 所以价格要求低廉。
6.1.2
阻燃剂的分类
根据其使用方法可分为:添加型和反应型 。
按化学结构分为：无机阻燃剂和有机阻燃剂。
按起作用的元素可分为： 卤素阻燃剂、磷阻燃剂及铝、锑
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。
聚合物加热到一定温度后，最弱的链断裂，发生热降解。 不同链的链能： 146.7 kJ/mol 最弱的单键 305.9 kJ/mol 339.4 kJ/mol 347.8 kJ/mol 414.8 kJ/mol 431.6-515.4 kJ/mol
O-O C-N C-Cl C-C C-H C-F
（3）分解阶段：
6.2 聚合物的燃烧和阻燃剂的作用机理
6.2.1 燃烧的机理 维持燃烧的要素：可燃物、氧、热。 燃烧过程可分为5个阶段： 1、 加热阶段 2、 降解阶段 3、 分解阶段 4、 点燃阶段 5、 燃烧阶段
（1）加热阶段
由外部热源产生的热量给予聚合物，使聚合物的温度逐渐升高。
（2）降解阶段：
因此在阻燃剂的研究开发领域中，“阻燃”和“抑烟” 是相辅相成的。 也就是说，“阻燃”的含义包括抑烟。
阻燃剂具备的基本条件：
1、 阻燃剂不损害高分子材料的物理机械性能 即阻燃 剂加入后，不降低热变形温度、机械强度和电气特性。
2、 具有耐候性和持久性 进行阻燃加工的塑料制品都是 准备长期使用的物品，因此阻燃效果不能在制品使用 中消失。 3、 无毒或低毒。