開閉孔率儀廠家總結(jié)膨脹阻燃劑的效果取決于成炭反應、膨脹反應及炭層結(jié)構(gòu)。

1、成炭反應

膨脹型阻燃劑的成炭作用主要是由于酸源APP受熱分解生成具有強脫水性的磷酸和焦磷酸,它們與成炭劑中的羥基或氨基發(fā)生脫水或脫胺反應而生成磷酸酯。生成的酯受熱分解而生成不飽和烯烴,接著不飽和烯烴發(fā)生多分子環(huán)化聚合反應而生成穩(wěn)定的聚芳香結(jié)構(gòu)的炭層,而非芳香結(jié)構(gòu)中的烷基支鏈則斷裂為小分子而燃燒。

常見的APP和PER體系的成炭反應過程分幾步進行。首先,210℃時APP長鏈斷裂而生成磷酸酯鍵。失水及氨后,可以生成環(huán)狀磷酸酯。若繼續(xù)升高溫度,通過炭化反應,磷酸酯鍵幾乎*斷裂,生成不飽和富炭結(jié)構(gòu),反應中可能有Diels-Aider反應,使得環(huán)烯烴、芳烴及稠烴結(jié)構(gòu)進入焦炭結(jié)構(gòu)。

2、膨脹反應

膨脹是由于裂解產(chǎn)生的氣體遷移所致。遷移的速率與燃燒區(qū)熔融物的粘度和放出氣體的數(shù)量有關,聚合物粘度可以通過控制交聯(lián)度從而影響炭結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)。膨脹炭層的封閉小室的形狀將取決于成炭時放出氣體數(shù)量以及成炭物的粘度。膨脹劑必須滿足氣體釋放過程與炭化過程相匹配。發(fā)泡源的分解溫度過低,氣體在成炭前已溢出,起不到發(fā)泡作用;發(fā)泡的分解溫度過高,氣體可能將炭層頂起或吹跑。尿素不能和APP-PER體系很好匹配。雖然尿素可以釋放70%的的氣體,但它的分解溫度(150~230℃)與膨脹層(APP- PER)形成溫度(280~320℃)相比太低。密胺在250~380℃可以發(fā)生一系列反應,放出氣體,為常用的膨脹劑。另外,炭化反應生成的PER磷酸酯結(jié)構(gòu)和PER醚結(jié)構(gòu)在加熱時也會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。

3、炭層結(jié)構(gòu)

膨脹體系的炭由聚合物在較低的溫度下不*裂解或氧化生成。炭的形成速率很快且涉及熱氧化。這種炭形成的復雜結(jié)構(gòu)可作為阻隔分解氣體和熔融聚合物通過的屏障。炭層的膨脹倍數(shù)、膨脹速率、強度及組成也是影響炭層質(zhì)量的重要因素。另據(jù)報道,炭層的一些物理性能如機械強度、連續(xù)性、孔的開閉性、氣體和液體的穿透性等比膨脹度更有效。SEM顯示加入無機添加劑后,蜂窩狀炭結(jié)構(gòu)傾向開裂,使氧指數(shù)下降。因此為確保有良好的阻燃性,小室的尺寸應控制在一定范圍。這是由于小室中空氣雖然可以降低熱傳導率,但如果小室體積過大,則空氣對流可以提高熱傳導率。熱傳導率的增大導致熱降解加快,從而降低阻燃作用。