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阻燃剂是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊的化工助剂,也被称为难燃剂、耐火剂或防火剂。以下是对阻燃剂的详细介绍:
一、基本原理
阻燃剂通过若干机理发挥其阻燃作用,主要包括:
吸热作用:阻燃剂在高温条件下发生强烈的吸热反应,吸收燃烧放出的部分热量,降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成,阻止燃烧的蔓延。例如,Al(OH)3阻燃剂通过提高聚合物的热容,使其在达到热分解温度前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。
覆盖作用:阻燃剂可以形成一层覆盖层,隔绝氧气,阻止燃烧。
抑制链反应:阻燃剂可作用于气相燃烧区,捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止。如含卤阻燃剂,其蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发出来,卤素能够捕捉燃烧反应中的自由基,从而起到阻燃作用。
不燃气体的窒息作用:阻燃剂受热时分解出不燃气体,将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下,同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用,阻止燃烧的继续进行。
二、主要类型
阻燃剂有多种类型,根据其化学组成和阻燃机理的不同,可以分为以下几类:
无机阻燃剂:
锑系阻燃剂:如三氧化二锑、五氧化二锑等。
氢氧化铝阻燃剂(ATH):具有阻燃、消烟、填充三大功能,因其无毒、不挥发、无腐蚀性、发烟量低、价格低廉而被广泛应用。
氢氧化镁阻燃剂:无毒,热稳定性好,具有良好的阻燃抑烟效果。
含磷无机阻燃剂:如红磷、磷酸二氢铵、聚磷酸铵等。
含硼阻燃剂:如水合硼酸锌等,无毒无污染,具有无机阻燃性能。
有机阻燃剂:
反应型含溴阻燃剂:如四溴双酚A、四溴双酚A双(羟乙氧基)醚等。
添加型含溴阻燃剂:如十溴二苯醚、三异氰酸酯等。需要注意的是,十溴二苯醚可能对人体健康产生威胁,一些欧美国家已禁止或限制使用溴系阻燃剂。
氯系阻燃剂:如四氯双酚A、六氯环戊二烯等。
三、应用领域
阻燃剂广泛应用于各类装修材料的阻燃加工中,如高分子材料、纺织品、电子电器、交通运输、航天航空等领域。经过阻燃剂加工后的材料,在受到外界火源攻击时,能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播,从而达到阻燃的作用。
例如,在纯棉织物中,阻燃剂可以用于制作暂时性、半耐久性阻燃整理的电热毯、墙布、沙发布等。在飞机舱内、高级宾馆等地毯、窗帘、贴墙材料中,也广泛应用了纯毛阻燃织物。
四、发展趋势
全球阻燃剂市场发展较为稳定,其中亚太地区增长最快,世界阻燃剂的消费重心正逐步向亚洲地区转移。随着我国高分子材料工业的发展和应用领域的拓展,阻燃材料在化学建材、电子电器、交通运输、航天航空等领域中具有广泛应用。国内阻燃剂市场的产品结构也在逐渐转变,从以有机卤系阻燃剂为主,逐渐转变为以无机系、有机磷系阻燃剂为主,有机卤系阻燃剂为辅的格局。
五、注意事项
虽然阻燃剂在提高材料的耐燃性方面发挥了重要作用,但一些阻燃剂可能对人体健康和环境产生负面影响。因此,在使用阻燃剂时,需要严格控制其用量和种类,并加强监管和检测工作,以确保其安全性和环保性。同时,也需要不断研发新的环保阻燃材料和技术,以替代传统的有毒有害阻燃剂。
综上所述,阻燃剂是一种重要的化工助剂,在各个领域都有广泛的应用。了解其基本原理、主要类型、应用领域和发展趋势以及注意事项,有助于更好地使用和管理阻燃剂,保障人们的生命财产安全和环境安全。