
随着社会的发展,人民生活水平的提高,人们对环境保护的要求与日俱增,原有的卤系阻燃剂因为会产生有毒气体,大量浓烟已不再符合当今环保要求,人们迫切需要一种燃烧过程中低毒、低烟、不产生腐蚀气体的高效阻燃剂,这大大促进了无卤阻燃剂的开发。无卤、低烟、低毒和较低添加量而深受人们重视,迎合当今保护生态环境的要求,已成为今后无卤、低烟、低毒阻燃剂的发展方向之一。
目前,膨胀型阻燃剂已被更多的人所认识,是一种很有发展前途的阻燃剂,国内外对膨胀型阻燃剂的应用技术研究已有了显著的发展,被广泛地应用于塑料、合成纤维、橡胶、纸张和木材等领域。
含有这类阻燃剂的高聚物在受热时,表面能生成一层膨松且有封闭结构的炭质泡沫层,该炭层具有隔热、隔氧、抑烟和防止产生液滴的四重功能,能有效地降低火灾,减少火灾毒气中毒死亡事故,确保国家和人民的财产安全,具有重大的现实意义。
膨胀型阻燃剂主要是由炭源、酸源、气源三大部分组成,季戊四醇及其衍生物由于其高含碳量,多官能团在膨胀阻燃系统中有广泛的应用。
膨胀型阻燃剂由成炭剂,脱水剂,发泡剂三部分组成。成炭剂是指在燃烧过程中能被脱水剂夺走水分而被炭化的物质,是形成泡沫炭化层的基础。脱水剂是指在燃烧过程中夺走膨胀型阻燃剂中的成炭剂的水分的物质,其主要作用是促进多羟基化合物脱水炭化,形成一定厚度的不易燃烧的炭质层。发泡剂是指在被阻燃系统受热时,分解释放出大量无毒并能灭火的气体,同时发生膨胀并形成海绵状细泡结构的化合物。三者共同组成一个膨胀阻燃体系。膨胀型阻燃剂主要通过被阻燃材料在燃烧中形成的多孔泡沫质层在凝聚相起作用,该炭层是经历如下步骤形成的:
①在较低温度下酸源释放出无机酸;
②在稍高于释放酸的温度下,发生酯化反应,体系中的胺可作为酯化反应的催化剂;
③体系在酯化前和酯化过程中熔化;
④反应产生的水蒸气和由气源产生的不燃性气体使熔融体系发泡,与此同时,多元醇磷酯脱水炭化,形成无机物及面料残留物,且体系进一步膨胀发泡;
⑤体系胶化和固化,反应完成,形成多孔泡沫炭层。膨胀型阻燃剂也可能具有气相阻燃作用,因为体系受热能产生氨气,而他们能冲淡燃料浓度起到稀释作用;也可存在自由基与泡沫体的微粒碰撞产生稳定的分子而中断反应。
人类对自身安全及环境保护的需求使得阻燃剂及其材料的发展进入了一个全新的时代。21世纪阻燃材料的发展应该是阻燃、低烟、无毒的基础上更加注重对生态的影响,以季戊四醇及其衍生物为炭源的膨胀型阻燃剂很好的综合了这些优点,但还是存在一些问题,如与阻燃材料相容性差的问题,膨胀型阻燃剂易吸收水分的问题,膨胀型阻燃剂和高聚物之间理论配比公式的问题,膨胀型阻燃剂低分子物的问题,这些都需要广大的阻燃科技工作者加倍努力,不断改善膨胀型阻燃剂,使其逐步实现工程上的要求。