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  • [原创]成炭与防熔滴技术

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  • 发表于:2017-03-07 9:16:45

成炭技术是聚合物阻燃化的重要方法和途径之一。

在阻燃剂的阻燃机理中,红磷、微胶囊化红磷(以下简称“微红”)、磷酸酯、卤化磷酸酯等含磷阻燃剂在空气中受热后,均先氧化生成P2O5,继而生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸,它们可使一些含氧聚合物如环氧树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等脱水成炭。炭质层是不易燃的,它覆益、围绕聚合物,隔绝空气中的氧和火焰,起到阻燃作用。其它含硼阻燃剂如硼酸锌等以及一些可吸收电子的物质 (路易斯酸类,如Sb2O3、FeCl3等)。也是促进聚合物脱水而成炭,达到阻燃功功效。在膨胀阻燃技术中,膨胀阻燃剂也是通过上述类似的反应历程脱水成炭,不过它是在可产生磷酸等物质的膨胀催化剂和喷气剂、成炭剂的联合作用下生成致密的多孔泡沫炭层的,比一般脱水成炭的阻燃功效要高一些。

使聚合物成炭、继而实现阻燃化的另一个途径是接枝和交联成炭。PE、PP、PVC等皆可通过辐射交联或化学交联达到成炭效果,而PS则可通过化学交联进行Friedel-Crafts 反应而炭化。ABS则可通过接枝形成共聚物,继而实现炭化。大多数聚合物的自成炭性和成炭速率都不同(如下表2所示)。所以,要加一些成炭剂或炭促进剂去促使这些聚合物成炭,这就是聚合物成炭化的第三个途径。在聚烯烃(典型的低成炭性聚合物) 阻燃配方中,有一些配方中加入季戊四醇,就是这个目的。

表2 成炭率表.jpg

使炭化后的炭质层紧密并固化形成网络结构是解决聚合物熔滴的关键,传统的防滴落是硅酸盐类如滑石粉、硅酸钙等。它们的防熔滴作用几乎全部是物理方面的,即增加熔体内的填充物,减少其流动性,而这些传统的防熔滴剂往往要加入量较大才会起作用,这对聚合物的物理机械性能会产生较大的不利影响,因而限制了它们的应用。

目前的防熔滴滴落是从两方面入手:

第一,选择一些聚合物,加入交联剂,使它能产生交联固化结构,形成紧密的炭层,阻止聚合物的熔体滴落,例如,使PP产生交联固化结构,从而防止PP熔滴滴落。

第二,向阻燃体系加入成炭剂或聚合物防滴落剂,如聚四氟乙烯(PTFE) 粉末等。

高聚物成炭的阻燃作用.pdf

YCT成碳剂_副本.jpg

YCT成炭促进剂与使用建议.pdf

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  • 发表于:2017-03-10 8:35:33
一般,高聚物燃烧时生成的炭层,可明显改善材料的阻燃性。且燃烧生成的炭量与材料的氧指数有很好的相关性。S.K.Brauman经研究指出高聚物燃烧过程与成炭性的一般规则:

①成炭量增加1/3,生烟量减少1/2;

②使烟密度Dmax/g小于100,成炭量至少达到30%;     

③使材料的阻燃级别达UL 94 V-0,成炭量也至少达30%。