在日常生活中,火灾的威胁时刻存在,而阻燃剂就像是我们身边的隐形守护神,默默地保护着我们的生命和财产安全。它们广泛应用于交通运输、电子电器、建筑材料等领域,一旦发生火灾,就能在关键时刻为我们争取宝贵的逃生时间。
阻燃剂的作用原理是通过干扰物质燃烧过程中的关键环节,从而延缓或阻止燃烧的发生。燃烧是一个复杂的化学反应过程,通常需要满足四个要素:热源、氧气、可燃物和自由基反应。阻燃剂可以通过以下几种主要机制来实现阻燃效果:
阻燃剂种类繁多,不同的阻燃剂也会有着各自的特点,以下是常见的一些阻燃剂的分类情况。
(一)无机氢氧化物阻燃剂
氢氧化铝和氢氧化镁是无机氢氧化物阻燃剂中最常见的两种。它们在高温受热时会分解,吸收大量热量,同时生成的水蒸气可以稀释周边氧气浓度,形成的氧化镁和氧化铝表面层还能阻止热量传递,保护未燃烧部分。其中,氢氧化镁的耐热温度更高,还能有效降低燃烧时的烟密度。
(二)磷系阻燃剂
磷系阻燃剂分为有机和无机两类。无机类有红磷和磷酸,有机类则包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机磷盐等。它们在受热时会在聚合物表面形成一层保护层,降低热传递,阻止聚合物进一步热解,从而达到阻燃效果。

(三)卤素阻燃剂
卤素阻燃剂阻燃效率高、价格低廉,但缺点也很明显。它们在受热分解时会生成卤素自由基,与氢氧自由基或氢自由基反应,生成大量有毒气体和具有腐蚀性的卤化氢。因此,卤素阻燃剂的淘汰已是大势所趋。
(四)膨胀型阻燃剂
膨胀型阻燃剂分为有机含磷膨胀型阻燃剂和无机膨胀型石墨阻燃剂两大类。膨胀型石墨(EG)是一种新型的物理无机膨胀型阻燃剂,加热时可沿C-C轴方向膨胀数百倍。有机膨胀型阻燃剂由酸源、炭源和气源三个组分组成,受热时形成的多孔泡沫焦炭层可以有效隔热,阻止降解产物进入气相,从而达到阻燃目的。
(五)氮系阻燃剂
含氮阻燃剂主要有三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、双氰胺类和胍盐类等。它们不可燃,加热易升华,急剧加热则分解出不燃性气体(如氮气、氨气、水蒸气等),这些气体可以稀释和冲淡聚合物周围可燃性气体的浓度,起到良好的阻燃效果。氮系阻燃剂无卤、低烟、价格低廉且没有腐蚀性,通常与其他阻燃剂复配使用效果更好。
(六)铂系阻燃剂
铂系阻燃剂主要用于硅橡胶中。在硅橡胶燃烧时,它可以阻止促进解聚的过渡配合物的产生,还能通过填料或氧化物的中间体固定一部分冷凝产物,形成绝缘隔阻层隔绝空气,从而达到阻燃效果。铂系阻燃剂单独使用效果不太理想,一般与其他阻燃剂搭配使用。
(七)硅系阻燃剂
硅系阻燃剂也分为有机和无机两类。无机类的二氧化硅及硅酸盐复合物在燃烧时会在表面形成无定型硅保护层,隔绝空气,保护过渡性炭不发生热氧化反应。有机类的硅树脂阻燃剂和聚硅硼氧烷阻燃剂则会在材料表面形成富集层,燃烧时生成聚硅氧烷特有的无机隔氧绝热保护层,达到阻燃、低烟和低毒的效果。
(八)含锑阻燃剂
含锑阻燃剂主要包括氧化锑、卤化锑、锑酸盐等。其中,三氧化二锑是最常用的。它常与卤素化合物并用,通过生成三卤化锑形成炭层隔热屏蔽,或消耗燃烧能量并改变燃烧进程,从而达到阻燃效果。
选择适合的阻燃剂
以上是常见的一些阻燃剂,不同的阻燃剂在阻燃效率、使用效果和价格等方面都有所不同。在选择阻燃剂时,我们需要根据实际应用场景、材料特性以及对环保、安全等方面的要求,综合考虑,选择最适合的那一款。