阻燃材料课件(精品)

3 一般阻燃机理
• 1 气相阻燃机理 • 2 凝聚相阻燃机理 • 3 中断热交换阻燃机理
阻燃材料的阻燃性能测定方法─氧指 数法
在实际应用中，聚合物的燃烧性可以用燃
烧速度和氧指数来表示。氧指数的定义是
使试样像蜡烛状持续燃烧时，在氮─氧混合
气流中所必需的最低氧含量，氧指数可按
下式求出：
•
氧指数OI=
式中：
V——烟箱容积，mm3； L——光路长，mm； A——试样暴露面积，mm2； D——比光密度； T——透光率，%； I——有烟时光强度； I0——无烟时光强度； F——扩展滤光片的光密度值。
当透光率为最小值时，比光密度为最大值（Dm），此 时烟浓度最高。
材料发烟性的试验仪器和设备
了解研究材料的发烟性是一项非常重要的 工作。烟密度仪是测量材料发烟性的一种 专用仪器。目前主要采用三种测量方法， 即光透过率法、离子电流法和重要法，但 应用最多的是光透过率法。天津市合成材 料工业研究所根据光透过率法设计制造的。 本文采用天津市合成材料工业研究所制造 的HC-4烟密度试验箱
H·+HBr H2+Br·
·OH+HBr H2O+Br·
H·与HBr反应的速率为·OH与HBr反应的两倍，而 且火焰前沿的H2/·OH比很高，所以反应H·与HBr 的反应应当是主要的阻燃反应，且此反应和H·与 O2反应间的竞争，是决定阻燃效率的重要因素。 对H·与O2的反应，每消耗一个H·能生成两个自由 基；而对H·与HBr的反应，则消耗一个H·形成一 个活性较低的Br·，且Br·又能自身结合为稳定的
MBr M·+Br·
MBr HBr+M′·
上述两反应式中的M·或M′·表示阻燃剂分子释出Br 或HBr后的剩余部分。另外，反应生成的溴原子 也可与可燃物反应，生成溴化氢。
RH+Br· HBr+R·
真正影响链支化的阻燃剂是溴化氢，它能捕获高 活性的H·及·OH，而生成活性较低的Br·，致使燃 烧减缓或中止。
VO2 VO2 VN2
•
氧指数OI（%）=
VO2 100 VO2 VN2
氧指数OI在21可作为燃性聚合物与不燃性 聚合物在空气中燃烧的分类标准，但考虑 到实际燃烧中总有一部分对流加热存在， 故以氧指数为27作自熄性材料标准。聚苯 乙烯、聚烯烃及丙烯酸树脂等是易燃的； 而含卤树脂、尼龙、聚砜、聚碳酸酯、酚 醛对脂、硅酮树脂、脲醛树脂和三聚氰胺 树指等是较难燃的。
阻燃剂阻燃机理
含溴阻燃剂气相阻燃机理
众所周知，材料热裂解时产生与大气中氧反应的 物质，形成H2-O2系统，并可通过下述链支化反应
使燃烧传播。 ·H+O2 ·OH+O· ·O+H2 ·OH+H· 但主要的放热反应是： ·OH+CO CO2+H·
为了减弱或终止燃烧，应阻止上述链支化以应。 含溴阻燃剂的阻燃效应，首先就是通过在气相中 抑制链支化反应实现的。如果含溴阻燃剂中不含 氢，通常是先在受热时分解出卤原子；如果含有 氢，则通常是先热分解出溴化氢。
实验时，试样在实验箱中燃烧产生烟雾，通过测
定穿过烟雾平行光束的透光率变化，计算此时比
光密度，即单位面积试样产生的烟扩散在单位容
积烟箱单位光路长的烟密度，以Ds表示，计算式
如下：
Ds
V [( lg100 AL T
)
F]
最大烟密度：
Dm
V AL
(lg
100 Tm
)
F
V AL
132,T
=
I I0
溴分子。
另外，近期的研究指出，含溴阻燃剂还具有凝聚 相阻燃作用。一些含溴化合物在高温热解释出溴 和溴化氢后，在凝聚相中形成的剩余物可环化和 缩合为类焦残余物，后者可作为防火保护屏障， 防止下层材料的氧化裂解。还有，某些含溴化合 物还可能会改变前火焰区和火焰中的反应机理，
促进成炭，增大辐射热损失等。
1 高聚物分子结构及组成与其阻燃 性及生烟性的关系
• 1 高聚物芳构化和成炭性对阻燃性的影响 • 2 高聚物氧指数与热化学性能的关系 • 3 高聚物氧指数与元素组成的关系 • 4 高聚物分子结构与生烟性的关系
2 阻燃高聚物的技术途径
• 1 接枝和交联改性技术 • 2 气相阻燃技术 • 3 凝聚相中的自由基抑制剂 • 4 催化成炭技术 • 5 耐燃涂层技术
高聚物的生烟性的测定方法─烟密度 测定方法简介
火灾现场对人类生命危害最大的往往不是火与热 的直接作用，而是烟与有毒气体。烟妨碍消防人 员进入火灾地点抢救，更使得火灾现场的人员难 于疏散、逃离火场。在很多实例中，当温度还没 有达到人体不能承受的水平时，烟的浓度已产生 严重的危害，如失火时，楼道温度人体还能承受， 但由于到处充满了浓烟，给逃生的人员造成恐惧， 因此失去了逃生的时间，同时烟的刺激性和有毒 气体使得人丧失知觉，不能逃离现场。根据统计 数学：火灾死亡人数中有70%-80%是因烟和有毒 气体窒息而亡，有毒气体是引起火灾死亡的最重 要因素。
材料的生烟性
烟的直接危害有两种：一是降低可见度，二是可
造成呼吸困难。为了减少烟的危害，国家技术监
督局在《建筑材料燃烧性能分级方法》(GB8624-
1997)标准中，首次对难燃材料的烟密度等级提出
明确要求（按GB8627测试，烟密度等级≤75）。
材料热分解产生的烟雾大小可通过GB8323-87
《塑料燃烧试验产的HC-2氧指 数仪测定阻燃PE泡沫塑料的氧指数。根据 国家标准GB/T2406-93《塑料燃烧性能试 验方法─氧指数法》测定阻燃材料的氧指数 OI，OI为氧指数%。
3.高聚物的燃烧的发烟性及其抑 制方法
1. 高聚物燃烧的发烟性 2. 抑制高聚物燃烧烟雾的方法 3. 阻燃的高聚物的产烟性及其抑制方法 4. 烟密度
第三章 阻燃材料
§3-1 有机聚合物的分子结构与易燃性的关系 §3-2 阻燃元素及其作用机理 §3-3 新型阻燃剂的分子设计与合成
有机聚合物的分子结构与易燃性的 关系
1.物质的燃烧原理
2.高聚物的燃烧机理
高聚物的燃烧过程 影响高聚物燃烧的主要因素
温度的影响 高聚物物理化学特性对燃烧的影响 氧气的浓度对燃烧的影响 氧指数
Sb2O3 阻燃机理
Sb2O3的阻燃机理可归纳为物理和化学两方面： 隔断热传导和热辐射、壁面效应、与卤系阻燃剂 的协同效应以及促进不燃性化合物生成等四个因 素。Sb2O3与其他阻燃剂、抑烟剂复合使用，能 产生阻燃协同效应。在燃烧初期，Sb2O3首先熔 融（熔点为655℃），在材料表面形成保护层， 阻止氧气的供应和燃烧，热量向材料本体的反馈 以及降解产物的逸出和扩散。此外，Sb2O3还通 过内部吸热反应降低材料的燃烧温度。继续升高 温度，Sb2O3气化，稀释空气中氧的浓度，起到 阻燃作用。