發(fā)布時間:2023-01-12
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單質(zhì)磷易燃,但在樹脂中,紅磷等含磷添加劑的作用過程不是純氧化,含磷添加劑主要作用于凝聚相。紅磷阻燃劑的阻燃機理如下:
形成的磷酸或多聚磷酸作為脫水劑,在燃燒產(chǎn)物表面形成高粘度的熔融玻璃狀致密碳化層,碳的形成減少了從火焰到凝聚相的熱傳導(dǎo)。磷酸可以吸收熱量,因為它可以防止一氧化碳氧化成二氧化碳,減少加熱過程。
當(dāng)聚合物表面化合物與空氣隔絕時,脫水水蒸氣吸收大量熱量,使聚合物表面的阻燃劑通過熱分解釋放出揮發(fā)性磷化物。分析表明氫原子濃度大大降低,說明紅磷分解的PO和HPO自由基捕獲了聚合物燃燒產(chǎn)生的H。
在凝聚相上形成一層薄的玻璃態(tài)或液態(tài)保護層,從而減少氧的擴散,減少氣相與固相之間的傳熱傳質(zhì),抑制碳的氧化過程,減少含磷阻燃劑的熱分解。
每種磷系阻燃劑的阻燃機理是由阻燃劑的結(jié)構(gòu)和燃燒產(chǎn)物決定的,該機理是這三種組合協(xié)同阻燃效果的主要機理。
微膠囊紅磷的阻燃機理:
在聚合物中添加包覆紅磷的阻燃機理有以下幾個方面:燃燒時形成磷酸衍生物,作為熱吸附劑,阻礙進一步燃燒;攔截自由基,提高熱穩(wěn)定性;與氧氣反應(yīng)形成磷氧基團,繼續(xù)與聚合物反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu),得到磷氧交聯(lián)炭化層;它與環(huán)境中的氧氣反應(yīng)生成含氧磷酸鹽,具有很強的吸濕性,能降低燃燒聚合物的表面溫度,促進聚合物的表面濕度與聚合物的表面碳化。
紅磷的阻燃機理一般被認為是在凝聚相中進行的。當(dāng)含有紅磷阻燃劑的聚合物燃燒時,紅磷首先被氧化生成磷酸,然后磷酸進一步脫水生成偏磷酸和聚偏磷酸,從而在聚合物表面形成不可燃的液體保護膜。同時,由于偏磷酸和聚偏磷酸的強烈脫水作用,使高分子材料表面脫水碳化,形成致密的碳化層。液體和炭化層一方面隔熱阻氧,同時有效阻止聚合物高溫分解產(chǎn)生的可燃氣體擴散,從而抑制材料燃燒,達到阻燃的目的。與其他添加型磷系阻燃劑相比,紅磷具有更高的磷含量,因此,為了達到同樣的阻燃水平,紅磷的添加量要比其他阻燃劑少,用它制成的聚合物物理機械性能更好。