膨胀型阻燃剂及应用

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1、北京理工大学第6章膨胀型阻燃剂及应用6.1概述6.2化学膨胀型阻燃体系的基础与应用6.3新型炭源的研究进展6.4有机硅在膨胀型阻燃体系中的应用6.5新概念膨胀阻燃体系的研究与应用6.6物理膨胀阻燃体系基础与应用6.7商品化膨胀型阻燃剂6.8新型膨胀型阻燃剂当添加了膨胀阻燃剂的材料体系与火焰或其它点燃源接触时，体系表面温度超过300℃时，阻燃剂通过化学反应在火焰与可燃基材之间形成稳定的泡沫状炭层。化学膨胀阻燃的概念Theroleofcharinthermaldegradation:FireRetardancy北京理工大学6

2、.1概述thebottomlayerofchar,nearthepolymersurface,300-600℃theuppersurface,1500℃北京理工大学6.1概述化学与物理膨胀阻燃体系的共同之处是在火焰的作用下能够膨胀，并形成隔热、隔质的炭层，获得高效阻燃、低烟的效果。化学膨胀型阻燃体系的本质是三源在受热或燃烧条件下，通过化学反应获得有阻燃效果的膨胀炭层。化学膨胀型阻燃体系的定义：在热或火焰作用下，体系组分只要能够通过化学反应产生优良的隔热、隔质泡沫状炭层的体系，均可称为化学膨胀型阻燃体系。北京理工大学6.1

3、概述AnIntumescentCoating,3mmthickFoamingupto38mmthickbyflameAthickhighyieldcharbarrierExtinguishingfireProtectingthecoatedsubstrateAfter4sAfter8sAfter12sAfter600s北京理工大学6.1概述炭层的作用：隔热、隔氧，使火焰自熄；仅有少量烟雾产生；粘附在熔融的材料表面，防止熔滴的产生，避免了火焰的进一步传播。Theroleofcharinthermaldegradation:

4、FireRetardancy北京理工大学6.1概述Thickness(mm)ExternalTemp.(℃)0.11.02.71034274315004600Table6-1EffectofaClosed-CellCharFoaminPreventingaSubstratefromReachingIgnitionTemperature(300℃)炭层的隔热效果北京理工大学6.1概述无卤、无dioxin、无HX腐蚀性气体、低烟；阻燃效率界于含卤与无机氢氧化物阻燃之间；无熔滴滴落；填充量较小；成本较高。IFR聚合物

5、的特点北京理工大学6.1概述表6-2化学膨胀型阻燃体系与物理膨胀型阻燃体系的比较膨胀阻燃体系化学型物理型（以H2SO4插层EG为例）基本组成酸源、炭源、气源石墨层板、层间受热可分解或挥发的化合物燃烧或受热膨胀阻燃作用机理酸源使炭源脱水成酯，酯分解、交联、芳化，气源与熔体作用膨胀成炭。EG层板间组分受热，氧化石墨C，释放气体，使层板急剧膨胀：C+2H2SO4→CO2↑+H2O↑+2SO2↑膨胀倍率与三源组成及配比有关，通常540倍。与EG粒度有关，通常40250倍炭层形貌类似于泡沫塑料的多孔炭层。EG鳞片膨胀后呈“蠕虫

6、”状，许多“蠕虫”分布于组分残渣之中，构成膨胀炭层。达到UL94垂直燃烧级别的添加质量分数/%2030；20%以下，随添加量增加，燃烧级别无明显变化。如ExolitIFR23,添加量25%，阻燃PP可达V-0级（3.2mm），LOI32%。随添加量增加，燃烧级别呈线性提高。如FLAMECUTEREP-AP，添加量9phr(EG/红磷=6/3)，阻燃PP可达V-0级（3.2mm），LOI26%。优点高效阻燃、无熔滴、低烟、无毒、无腐蚀气体释放等。高效阻燃（许多情况下优于化学膨胀型阻燃体系）、无熔滴、低烟、无毒、无迁移等

7、。缺点或局限迁移、吸潮、添加量偏高[8]；不适合薄膜材料的阻燃。尺寸效应1)、烛芯效应2）、爆米花效应3）、少量SO2释放、黑色。1)尺寸效应—随EG粒度降低，膨胀倍率减小，阻燃效果变差。2)烛芯效应—鳞片状GE与树脂共混，燃烧时，有时GE类似蜡烛芯使火焰不易熄灭。3)爆米花效应—当阻燃体系中鳞片状GE由于颗粒间缺乏相互联结，而导致GE在火焰扰动下类似“爆米花”一样脱落，导致材料耐火级别下降。北京理工大学6.1概述第一个膨胀阻燃涂料的专利于1938年由Tramm提出:27.5%DiammoniumPhosphate35

8、.0Dicyandiamide（双氰胺）37.5FormaldehydeThiscoatingswelledandformedalayerofcarbonwhenheated.Monoammoniumphosphate,ammoniumsulfate,ammoniumchlorideorammoniumbromide