高聚物材料的阻燃PPT

1、South China University of Technology聚合物材料的阻燃聚合物材料的阻燃宁宁 平平华南理工大学材料科学与工程学院华南理工大学材料科学与工程学院South China University of Technology前前 言言 塑料是富含碳和氢的合成有机材料，因而是可燃性的。要将塑料广泛应用于建筑、电气、交通、采矿及其他工业，则必须满足阻燃法规的阻燃要求以及有关技术要求。 对塑料阻燃要求的规定已经很具体，并且可以借助于各种不同的燃烧试验进行调控。由于塑料必须用阻燃剂处理以满足阻燃要求，人们研制开发了各种各样的阻燃剂配方。South China University

2、 of Technology 同大多数添加剂相比，阻燃剂会明显降低塑料的性能。因此必须在阻燃剂引起塑料性能降低和要求改进防火安全间进行综合权衡。理想的阻燃剂应当易于引入塑料并与之相容（即不渗出），且不改变其力学性能。South China University of Technology什么是阻燃剂什么是阻燃剂? ? 阻燃剂应当是无色、有优良的光稳定性、耐老化且耐水解。阻燃剂必须和聚合物的降解温度相匹配，即阻燃作用始于塑料降解温度以下，且持续于整个降解温度范围内。阻燃剂还必须无腐蚀性、耐温、高效、无味，无有害的生理影响。此外，要求阻燃剂只放出少量的烟及有毒气体且尽可能廉价。South Chin

3、a University of Technology 为得到以上各种很难得到的性能，针对各种塑料各自的不同应用，已经开发出了许多阻燃配方。这些阻燃配方是以阻燃剂为主，加入增效剂和填充剂而成的。South China University of Technology一、聚合物材料的燃烧特性一、聚合物材料的燃烧特性1、发热量大、发热量大 其燃烧热（即1g材料充分燃烧时所发出的热量）绝大部分都比木材和煤高，如木材的燃烧热为14.64KJ/g。煤为23.01KJ/g，而PVC为18.0528.03KJ/g，PE要达到从45.8846.61 KJ/g。 2、火焰温度高、火焰温度高 多数在2000左右So

4、uth China University of Technology3、燃烧速度快、燃烧速度快4、燃烧释放毒物、燃烧释放毒物 其热分解的主要产物有:HCl、CO、CO2、NO2、NH3、SO2、苯、醛、甲酸、醋酸等。 此外，在燃烧时会产生变形、软化、熔融、滴落等现象，这对燃烧状态有很大影响，常使火灾蔓延扩大，对灭火造成困难。South China University of TechnologySouth China University of TechnologySouth China University of TechnologySouth China University of Tec

5、hnologySouth China University of Technology二、聚合物材料的燃烧过程（五步）二、聚合物材料的燃烧过程（五步）1、加热熔融、加热熔融2、热分解、热分解3、着火、着火 受材料如下的性质影响：闪点温度、自燃温度、受材料如下的性质影响：闪点温度、自燃温度、极限氧指数极限氧指数4、燃烧、燃烧 燃烧净热燃烧净热0 继续燃烧继续燃烧 燃烧净热燃烧净热0 停止燃烧停止燃烧5、火焰传播、火焰传播South China University of TechnologySouth China University of Technology三、聚合物的燃烧反应历程三、聚合物

6、的燃烧反应历程 在燃烧时，有机物首先发生链式热氧化裂解反应，高分子长链迅速崩溃，液态或固态有机物变成可燃气体（小分子烃），其过程大体如下： RR HO或HOO R+R R O2 ROO RH+ROO ROOH+R ROOH RO+HO 小分子烃的燃烧也是自由基链式反应，最终生成二氧化碳和水。South China University of TechnologySouth China University of Technology 聚合物的燃烧中，最主要的燃料是氢，而不是碳；在高分子结构上尽可能的将氢元素从分子中取代 阻燃的关键是捕捉自由基和阻低自由基的能量。燃烧的聚氯乙烯离开火源自行熄灭，

7、就是因为它在裂解过程中产生了能捕捉自由基的氯化氢。 HCl+HOH2O+Cl HCl+HOOH2O+1/2O2+Cl Cl+ClCl2South China University of Technology四、聚合物的凝聚相反应及其阻燃抑制四、聚合物的凝聚相反应及其阻燃抑制1 1、物理抑制物理抑制凝聚相的阻燃剂通过凝聚相的阻燃剂通过减缓向火焰提供燃料减缓向火焰提供燃料而起作用而起作用South China University of Technology2、吸热化学反应、吸热化学反应利用有机阻燃剂或无机阻燃剂的脱水反应含羟基聚合也能发生脱水反应3、成碳反应、成碳反应降低两相之间能量和可燃物的传

8、递效率减少向火焰输送的燃料量磷化物和硼化物都能加速或加重聚合物表面的碳化South China University of Technology五、聚合物材料的阻燃机理和阻燃方法五、聚合物材料的阻燃机理和阻燃方法1 1、聚合物材料的阻燃特性、聚合物材料的阻燃特性South China University of TechnologySouth China University of Technology六、自熄性聚合物六、自熄性聚合物1、含卤素的聚合物、含卤素的聚合物South China University of Technology2.主链有磷、氮原子的聚合物主链有磷、氮原子的聚合物So

9、uth China University of Technology3.侧链有磷、氯原子的聚合物侧链有磷、氯原子的聚合物South China University of Technology4.4.具有溴、磷原子的聚合物具有溴、磷原子的聚合物South China University of Technology5.高自熄的聚酰亚胺高自熄的聚酰亚胺South China University of Technology6.（含硫的高聚物）聚苯硫醚（含硫的高聚物）聚苯硫醚耐高温。耐高温。 熔点为熔点为280290，塑料制品的热变形温度大于，塑料制品的热变形温度大于260，长期使用温度，长期使用

10、温度为为200230，短期可承受，短期可承受260的高温，的高温，耐腐蚀。耐腐蚀。 其耐腐蚀性仅次于聚四氟乙烯其耐腐蚀性仅次于聚四氟乙烯(塑料王塑料王)，能耐除氧化性介质外的所有，能耐除氧化性介质外的所有无机物质及无机物质及200以下的几乎所有有机溶剂，其耐候性也十分优异，在大气以下的几乎所有有机溶剂，其耐候性也十分优异，在大气中不易老化，中不易老化，阻燃性。阻燃性。 无需加入阻燃剂，即在火上点燃时不滴落、离火时自熄，而其发烟率无需加入阻燃剂，即在火上点燃时不滴落、离火时自熄，而其发烟率却远低于卤代聚合物，安全性极高。却远低于卤代聚合物，安全性极高。无毒无毒耐辐射耐辐射机械性能好机械性能好绝缘

11、性好绝缘性好尺寸稳定性好尺寸稳定性好加工成型性好加工成型性好OSOOnSouth China University of Technology七、阻燃剂及阻燃机理七、阻燃剂及阻燃机理1、基础聚合物的选择、基础聚合物的选择n本身有一定的阻燃性本身有一定的阻燃性n燃烧传播速度比较小燃烧传播速度比较小n耐热性比较好耐热性比较好n与填充剂、阻燃剂的相容性比较好与填充剂、阻燃剂的相容性比较好South China University of Technology2. 阻燃剂的阻燃作用阻燃剂的阻燃作用n吸热效应吸热效应n覆盖效应覆盖效应n稀释效应稀释效应n抑制效应抑制效应n增强效应增强效应South Ch

12、ina University of Technology3.作为阻燃剂应具备四个条件：作为阻燃剂应具备四个条件： n阻燃剂本身是不可燃或低燃性物质。阻燃剂本身是不可燃或低燃性物质。n在高分子材料中有较好的分散性。在高分子材料中有较好的分散性。n不能破坏被阻燃物质的物理特性。不能破坏被阻燃物质的物理特性。n阻燃剂本身或在燃烧条件下不释放有毒气体阻燃剂本身或在燃烧条件下不释放有毒气体South China University of Technology4.阻燃剂的种类阻燃剂的种类添加型添加型 ： 使用方便，应用范围广，但对聚合物的性能有一定影响，主要用于聚乙使用方便，应用范围广，但对聚合物的性能

13、有一定影响，主要用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等树脂中。如氯化石蜡、四溴乙烷、氢氧烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等树脂中。如氯化石蜡、四溴乙烷、氢氧化铝、氢氧化镁等。化铝、氢氧化镁等。反应型反应型 ：作为单体参加聚合反应，使高分子聚合物具有阻燃性质。作为单体参加聚合反应，使高分子聚合物具有阻燃性质。操作和加工工艺较复杂操作和加工工艺较复杂如四溴邻苯二甲酸酐、四氯双酚如四溴邻苯二甲酸酐、四氯双酚A等都是反应型阻燃剂。等都是反应型阻燃剂。主要用于缩聚反应，如聚氨酯、不饱和聚酯、环氧树脂、聚碳酸酯等。主要用于缩聚反应，如聚氨酯、不饱和聚酯、环氧树脂、聚碳酸酯等。 South China Un

14、iversity of Technology无机阻燃剂和填充剂无机阻燃剂和填充剂单独使用就能显示出阻燃效果的单独使用就能显示出阻燃效果的红磷红磷与卤类有机阻燃剂并用显示效果的与卤类有机阻燃剂并用显示效果的二氧化二氧化二锑二锑既起填充作用又能放出结晶水而起阻燃效果既起填充作用又能放出结晶水而起阻燃效果的的氢氧化铝氢氧化铝 优点：优点：既能阻燃，又可作为填料可以获得高度的阻既能阻燃，又可作为填料可以获得高度的阻燃效果燃效果 低发烟、无毒害性低发烟、无毒害性 降低聚合物材料的成本降低聚合物材料的成本 缺点：缺点：对聚合物材料的性能有所降低对聚合物材料的性能有所降低South China Univer

15、sity of Technology有机阻燃剂有机阻燃剂South China University of Technologyn有机磷系阻燃剂有机磷系阻燃剂n在室温下多为液态在室温下多为液态n有毒性、发烟量大、易于水解、热稳定性较差有毒性、发烟量大、易于水解、热稳定性较差South China University of Technologyu有机卤系阻燃剂有机卤系阻燃剂大多数氯类阻燃剂的热稳定性较差、毒性较大；大多数氯类阻燃剂的热稳定性较差、毒性较大；溴类阻燃剂的毒性小，阻燃效果好，但价格高；溴类阻燃剂的毒性小，阻燃效果好，但价格高；脂肪族和脂环族含溴阻燃剂是阻燃效果最好的阻燃剂，但加工脂肪族和脂环族含溴阻燃剂是阻燃效果最好的阻燃剂，但加工 温度较低温度较低200 2 2固、液相气相固、液相气相磷和氮能促进碳化反应磷和氮能促进碳化反应South China U