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开闭孔率仪厂家总结膨胀阻燃剂的效果取决于成炭反应、膨胀反应及炭层结构。
1、成炭反应
膨胀型阻燃剂的成炭作用主要是由于酸源APP受热分解生成具有强脱水性的磷酸和焦磷酸,它们与成炭剂中的羟基或氨基发生脱水或脱胺反应而生成磷酸酯。生成的酯受热分解而生成不饱和烯烃,接着不饱和烯烃发生多分子环化聚合反应而生成稳定的聚芳香结构的炭层,而非芳香结构中的烷基支链则断裂为小分子而燃烧。
常见的APP和PER体系的成炭反应过程分几步进行。首先,210℃时APP长链断裂而生成磷酸酯键。失水及氨后,可以生成环状磷酸酯。若继续升高温度,通过炭化反应,磷酸酯键几乎*断裂,生成不饱和富炭结构,反应中可能有Diels-Aider反应,使得环烯烃、芳烃及稠烃结构进入焦炭结构。
2、膨胀反应
膨胀是由于裂解产生的气体迁移所致。迁移的速率与燃烧区熔融物的粘度和放出气体的数量有关,聚合物粘度可以通过控制交联度从而影响炭结构来调节。膨胀炭层的封闭小室的形状将取决于成炭时放出气体数量以及成炭物的粘度。膨胀剂必须满足气体释放过程与炭化过程相匹配。发泡源的分解温度过低,气体在成炭前已溢出,起不到发泡作用;发泡的分解温度过高,气体可能将炭层顶起或吹跑。尿素不能和APP-PER体系很好匹配。虽然尿素可以释放70%的的气体,但它的分解温度(150~230℃)与膨胀层(APP- PER)形成温度(280~320℃)相比太低。密胺在250~380℃可以发生一系列反应,放出气体,为常用的膨胀剂。另外,炭化反应生成的PER磷酸酯结构和PER醚结构在加热时也会出现膨胀现象。
3、炭层结构
膨胀体系的炭由聚合物在较低的温度下不*裂解或氧化生成。炭的形成速率很快且涉及热氧化。这种炭形成的复杂结构可作为阻隔分解气体和熔融聚合物通过的屏障。炭层的膨胀倍数、膨胀速率、强度及组成也是影响炭层质量的重要因素。另据报道,炭层的一些物理性能如机械强度、连续性、孔的开闭性、气体和液体的穿透性等比膨胀度更有效。SEM显示加入无机添加剂后,蜂窝状炭结构倾向开裂,使氧指数下降。因此为确保有良好的阻燃性,小室的尺寸应控制在一定范围。这是由于小室中空气虽然可以降低热传导率,但如果小室体积过大,则空气对流可以提高热传导率。热传导率的增大导致热降解加快,从而降低阻燃作用。
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