膨胀型阻燃剂及应用38页PPT

膨胀型阻燃剂的阻燃机理
膨胀型阻燃剂是一种常用于聚合物材料中的阻燃添加剂，其阻燃机理主要涉及以下几个方面：
膨胀作用：
膨胀型阻燃剂在受热条件下会发生膨胀反应，产生大量气体。

这些气体可以隔离氧气，降低聚合物与火源之间的接触，减少燃烧反应的发生。

热分解作用：
膨胀型阻燃剂在高温下会发生热分解反应，产生具有阻燃效果的气体和炭化物。

这些产物可以在燃烧过程中吸收热量，降低燃烧反应的温度，减缓火势的蔓延。

碱金属盐的催化作用：
膨胀型阻燃剂中通常含有碱金属盐，如氢氧化铝、磷酸铵等。

这些盐类在高温下可以催化燃烧反应中的焦炭生成，形成炭化层，隔离燃烧反应，起到阻燃的作用。

充填作用：
膨胀型阻燃剂可以作为填料填充在聚合物材料中，增加材料的密度，降低热传导和气体扩散速度。

这种充填作用可以有效减缓燃烧反应的传播速度。

综合上述机理，膨胀型阻燃剂通过膨胀作用、热分解作用、碱金属盐的催化作用和充填作用等多种方式，协同作用来减缓燃烧反应的发展和蔓延，提供阻燃保护。

这种阻燃机理有助于降低聚合物材料的燃烧速率和火灾危险性，提高材料的阻燃性能。

7-8膨胀型阻燃剂及应用膨胀型阻燃剂是一种能够通过膨胀来抑制或延缓材料燃烧的化合物。

当材料在受热时，膨胀型阻燃剂会分解产生无烟气体和大量的灰烬，这种膨胀效应会形成一层密集的保护层，阻碍火焰燃烧并防止火势蔓延。

因此，膨胀型阻燃剂广泛应用于各种材料的阻燃处理，以提高材料的阻燃性能。

膨胀型阻燃剂的应用范围非常广泛，包括建筑材料、电缆、塑料、橡胶、涂料和纺织品等。

在建筑材料中，膨胀型阻燃剂可以添加在隔热材料中，提高材料的阻燃性能，达到消防安全要求。

在电缆行业中，膨胀型阻燃剂可以添加在电缆绝缘层和护套中，一旦发生火灾，可以有效地抑制火势扩大，并保护电缆内部设备的安全。

在塑料和橡胶制品中，膨胀型阻燃剂可以添加在制品中，提高其阻燃性能，减少火灾发生的危险。

此外，膨胀型阻燃剂还可以用于涂料和纺织品等领域，以提高产品的防火性能。

膨胀型阻燃剂的实现机制主要是通过分解产生膨胀气体和残留物。

膨胀气体可以分为两类，一类是能抑制氧气结合的气体，如二氧化碳和氮气等；另一类是有助于阻燃效果的气体，如氨和盐酸等。

这些气体的产生可以降低火焰的温度，并抵挡氧气的进入，从而达到抑制火焰蔓延的目的。

在选择膨胀型阻燃剂时，需要考虑以下几个因素：首先，阻燃剂的燃烧性能和阻燃效果；其次，阻燃剂对材料性能的影响，如强度、硬度和耐热性等；最后，阻燃剂的添加量和加工条件。

由于不同材料对阻燃剂的适应性不同，必须根据具体材料的需求进行选择。

目前，市场上存在多种膨胀型阻燃剂，如含阻燃橡胶、含阻燃聚合物和含阻燃玻璃纤维等。

这些阻燃剂具有各自的优点和适用范围，需要根据具体应用场景的要求进行选择。

此外，一些新型膨胀型阻燃剂也在不断研发中，例如基于纳米技术的膨胀型阻燃剂和绿色环保型膨胀型阻燃剂等。

总之，膨胀型阻燃剂是一种能够通过膨胀来抑制或延缓材料燃烧的化合物。

它具有广泛的应用范围，可应用于建筑材料、电缆、塑料、橡胶、涂料和纺织品等领域，以提高材料的阻燃性能。

在选择膨胀型阻燃剂时，需要考虑阻燃剂的燃烧性能和阻燃效果，以及其对材料性能的影响。

膨胀型阻燃剂的制备及应用来源:中国化工信息网 2007年11月14日由于环保等各方面的压力，阻燃剂的无卤化进程步伐越来越快。

膨胀型阻燃剂被认为是很有希望的途径之一，目前正受到越来越多的关注。

膨胀型阻燃剂是由酸源、气源和结炭源所组成，酸源是含阻燃元素磷化合物受热氧化生成磷酸、偏磷酸，最后生成不挥发的且稳定的聚偏磷酸，覆于燃烧物表面起着隔热、隔氧阻止燃烧，因此酸源起着重要的作用。

气源以含氮化合物受热分解生成难燃的气体N2、NH3、H2O等，使受热物表面周围空气稀释，因此气源的选择也十分重要。

结炭源是在材料受热时快速降解炭化形成致密的炭化层，目前公认季戊四醇是极好的结炭源。

作者以含磷量极高的甲基磷酸二甲酯(简称DMMP)(Ⅰ)作为酸源，三聚氰胺三聚氰酸盐(Ⅱ)为气源、季戊四醇(Ⅲ)为结炭源制备了膨胀型阻燃剂，当Ⅰ：Ⅱ：Ⅲ=5.0：2.5：0.83时，对不饱和聚酯树脂具有极好的阻燃作用，添加15%时能使不饱和聚酯树脂的氧指数达到28.5，燃烧残余物为松散的黑色物质，说明具有结炭作用。

1 试验部分1.1 主要仪器与试剂Nicolet 170SX FT-IR红外光谱仪，ARC400型核磁共振分析仪，HC-2型氧指数测定仪。

磷含量采用燃烧、磷钼酸铵沉淀法测定。

三聚氰胺，工业品；三聚氰酸，工业品；不饱和聚酯树脂，工业品；季戊四醇，工业品；亚磷酸三甲酯，工业品。

1.2 试验内容1.2.1 阻燃剂DMMP(Ⅰ)的合成向装有带干燥管的回流冷凝管、温度计和电动搅拌的反应瓶中加入500.0g 亚磷酸三甲酯，催化剂NPSM20.0g，开动搅拌，缓慢加热到回流温度(105-110℃)，当回流明显减慢时，继续加热使反应体系始终保持回流状态，当内温达到160℃且无回流现象时，即为反应终点。

将反应装置改为减压蒸馏装置，收集95-97℃/0.092MPa馏分，得无色透明产品485.0g。

1.2.2 三聚氰胺三聚氰酸盐(Ⅱ)的制备将64.5g三聚氰酸溶于90℃的热水中，分批加入63.0g三聚氰胺，90℃搅拌反应2.5h，pH值7左右时，冷却到室温，过滤，滤饼用热水洗涤，抽干，60℃真空干燥。

膨胀型阻燃剂及应用膨胀型阻燃剂是一种能够在高温下膨胀产生阻隔效果的化学物质。

它主要由含氮的化合物组成，当受到高温作用时，化合物会分解产生气体，并且在分解过程中产生大量的灰炭，从而形成一层膨胀隔热层，阻止火焰蔓延。

膨胀型阻燃剂具有以下多种特点：首先，膨胀型阻燃剂的分解过程产生的气体能够使它膨胀成为多孔的泡沫状物质，并且这种物质具有较低的热导率，能够有效隔热。

其次，膨胀型阻燃剂产生的灰炭可以形成一层致密的隔热层，能够阻挡热量的传导和辐射，从而减缓火势的蔓延。

此外，膨胀型阻燃剂还具有绝热性能，它能够吸收空气中的热量，从而将火焰附近的温度降低。

最后，膨胀型阻燃剂还具有多孔结构，能够有效地吸附和排出有害气体，减少有毒物质的释放，保护环境和人体健康。

1.建筑材料：膨胀型阻燃剂被广泛应用于各种建筑材料中，如木材、塑料、绝缘材料等。

在火灾发生时，阻燃剂会迅速膨胀，形成一层隔热层，防止火势蔓延并保护建筑结构。

2.电子电器：许多电子产品和电器设备中都含有阻燃剂。

例如，手机、电视、电脑等设备的外壳通常都采用阻燃材料，以防止高温或电火花引起的火灾。

3.输电线缆：输电线缆中的阻燃剂起到防止电火花引起火灾的作用。

膨胀型阻燃剂在电火花产生时能够迅速膨胀，形成一层隔热层，防止火焰传播。

4.航空航天领域：在航空航天领域，因为飞行器在高温高速环境下飞行，所以使用阻燃剂尤为重要。

膨胀型阻燃剂被广泛应用于飞机内饰、燃料箱和发动机罩等部件中，以提高航空器的火灾安全性能。

综上所述，膨胀型阻燃剂是一种能够在高温下膨胀产生阻隔效果的化学物质，它在防止火焰蔓延、防止热量传导和辐射方面具有独特的优势。

它的应用领域广泛，包括建筑材料、电子电器、输电线缆和航空航天等领域。

通过使用膨胀型阻燃剂，可以提高材料和设备的抗火性能，降低火灾风险，保护生命财产安全。

膨胀型阻燃剂膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑作为协效剂，该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，故称为膨胀型阻燃剂，它是一类高效低毒的环保型阻燃剂。

20世纪90年代后，膨胀型阻燃剂的研究逐渐开始活跃，它被公认为是实现阻燃剂无卤化的有效途径之一，其在纺织品的阻燃整理中也极具潜力。

基本要素：膨胀型阻燃剂有三个基本要素。

即酸源、炭源和气源。

酸源又称脱水剂或炭化促进剂，一般是无机酸或燃烧中能原位生成酸的化合物，如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等；炭源也叫成炭剂，它是形成泡沫炭化层的基础，主要是一些含碳量高的多羟基化合物，如淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛树脂等；气源也叫发泡源，是含氮化合物，如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。

三组分中，酸源最为主要，比例最大，且阻燃元素含于酸源中，所以酸源是真正意义上的阻燃剂，碳源和发泡剂则是协效剂。

阻燃机理：IFR的阻燃作用主要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭层，它是一个多相系统，含有固体和液体和气态产物。

炭层阻燃性质主要体现在：使热难于穿透凝聚相，阻止氧气进入燃烧区域，阻止降解生成的气态或液态产物溢出材料表面。

焦碳层形成过程为：在150℃左右，酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸；在稍高的温度下，酸与碳源进行酯化反应，而体系中的胺基则作为酯化反应的催化剂，加速反应；体系在酯化反应前和酯化过程中熔融，反应过程中产生的不燃性气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡，与此同时，多元醇和酯脱水碳化，形成无机物及碳残余物，体系进一步发泡；反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。

应用及发展方向：膨胀型阻燃剂应用于纤维和织物主要通过两种方式，一是将阻燃剂配制成整理液，通过涂布等方式整理到织物表面，天然纤维大多采用此方法；二是将膨胀型阻燃剂作为一种共聚单体加入到聚合物中，大多用于合成纤维的阻燃。

合成一种具酸源、炭源和气源三位一体的膨胀型阻燃剂是当今阻燃研究的一个热点。

膨胀型阻燃剂的研究与应用许晶晶,肖卫东,郝惠军,曹杰(湖北大学化学与材料科学学院,湖北武汉430062)摘要综述了两类膨胀型阻燃剂(P-N膨胀型阻燃剂和膨胀型石墨)在聚烯烃、聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸酯中的研究与应用情况。

关键词:膨胀型石墨;P-N膨胀型阻燃剂;自膨胀型阻燃剂Study and Application of Intumescent Flame-retardantXU Jing-jing,XIAO We-i dong,HAO Hu-i jun,CAO Jie(F aculty of Chemistry and M aterial Sci.,Hubei U niversity,Wuhan430062,China)Abstract:The studies and applications of tw o kinds of intumescent flame-retardant(P-N intumescent flame retardant and expandable g raphite)in polyolefin,polyurethane,epoxy resins and polyacrylate are summarized.Keywords:Ex pandable Graphite;P-N Intumescent Flame Retardant;Sel-f intumescent Flame Retardant膨胀型阻燃剂成为近几年阻燃领域最为活跃的研究热点之一,这类阻燃剂有良好的阻燃性能,且低烟、低毒,被视为替代传统阻燃剂(特别是卤-锑体系)、实现阻燃剂无卤化的一个有效途径,符合环保的需要。

膨胀型阻燃剂包括P-N膨胀型阻燃体系和膨胀型石墨阻燃剂(EG)。

本文综述了P-N型膨胀阻燃体系和膨胀型石墨阻燃剂(EG)在聚烯烃、聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸酯中的研究与应用情况。

1P-N型膨胀阻燃体系的应用P-N型膨胀阻燃体系研究地较早,通常又分为混合型和自膨胀型两种。

防火材料专用膨胀型阻燃剂LFire
LFire是一种新颖的膨胀型阻燃剂，不含磷氮，不含卤素，白色无味，不溶于水，在250-500℃范围内能膨胀25-50倍，具有很强的抑烟能力，因而它是真正环保的膨胀型阻燃剂，符合国际最新最严格的环保标准要求。

LFire在水体系中具有良好的分散性和稳定性，以及很小的增稠效应，故而非常适合于水分散体系高分子的阻燃。

添加LFire的材料还可以随意配色，最大限度保留了产品设计自由度。

LFire的D50粒径可以是20-1000目，可以用于设计制造不同类型的防火材料:
膨胀型水性防火涂料—添加LFire可以获得良好的储存稳定性、施工便利性，有效降低防火涂层厚度。

适应的防火涂料品种包括：钢结构防火涂料、隧道防火涂料、电缆防火涂料。

膨胀型防火密封胶—配合添加超细白炭黑容易制得批刮性良好的膨胀型防火密封胶产品。

LFire既适合水性体系，也适合硅酮和聚氨酯体系。

膨胀型阻火模块—Lfire用粘结剂模压成型，或者直接添加到聚氨酯泡沫、酚醛树脂泡沫、三聚氰胺树脂泡沫中成型可以制得膨胀型阻火模块。

膨胀型木材防火漆—Lfire添加到各种木器漆体系，可以方便地获得膨胀型木材专用防火漆。

膨胀型有机防火堵料—Lfire添加到各种体系的有机防火堵料中可以轻松获得膨胀型有机防火堵料，显著提高耐火极限。

膨胀型防火胶带—Lfire添加到PVC等弹性体中挤出成型可以获得膨胀阻燃性能和抗电弧性优异的防火胶带。

LFire来自成都杰宝力环保技术有限公司，是中国首创的产品。

膨胀型阻燃剂是近年来开发的以磷、氮为主要组成的阻燃剂，含这类阻燃剂受热时表面能形成一层致密泡沫炭层起到隔热、隔氧、抑烟又能防止熔滴；具有良好的阻燃性能。

我国自1992年就开始有研究成功的报告，至今有多个研究单位从事这方面的开发，但仍未见工业规模的生产报道。

一直没有达到规模生产的原因可能有两个：一是产品中留有尚未反应的无机酸反映在阻燃制品表面有吸潮现象；另外一个就是膨胀型阻燃剂是一些大分子化合物合成；其最后一步是固相反应，它的传质、传热过程太复杂而至今工业化有一定困难。

最后关于无机阻燃剂需要说明的是历来有人将三氧化二锑归于这一类，但严格来讲三氧化二锑本身不是阻燃剂，它只是与卤素类阻燃剂合用的协效剂。

氢氧化铝、氢氧化镁是无机阻燃剂中的主力军，尤其当某些领域内提倡无卤阻燃时，它们就会成为第一选择。

由于无机阻燃剂需要添加的量很大，在某些特殊的情况下会超过高聚物本身的量，因此势必对高聚物的物理机械性能产生非常大的影响这就要求对无机阻燃剂作出处理即微粒化、表面活化。

微粒化的目的是让它们在高聚物中分散均匀在体相中处处起到阻燃作用。

实验证明要达到同一阻燃标准，微粒化可适当减少用量。

另外表面活化就是为了使无机阻燃剂与高聚物之间相容性好这样可以减轻由于大量无机阻燃剂加入而使高聚物本身机械强度的下降。

最近有些文章谈及无机纳米粒子的阻燃优越性。

我们的工作经验认为这些纳米粒子的添加或许对改善机械强度有好处但对阻燃性能不会有太大影响。

因为无机阻燃剂阻燃机理是通过受热分解释放水蒸气来降低体系温度同时水蒸气又稀释了可燃性气体来达到阻燃效果它是以水蒸气的量来决定它的阻燃效果因此与阻燃剂的量有关与阻燃剂是否纳米粒子无关一般来讲无机阻燃剂的粒径分布在之间已足矣。

超支化膨胀型阻燃剂的合成、表征及应用超支化膨胀型阻燃剂的合成、表征及应用一、引言阻燃剂是一种能够在火灾发生时提供有效防火保护的物质。

近年来，随着科技的不断发展，阻燃剂的研究也取得了许多突破。

超支化膨胀型阻燃剂是一种新型的阻燃剂，通过在材料中加入这种阻燃剂，可以有效地提高材料的阻燃性能。

本文将介绍超支化膨胀型阻燃剂的合成、表征及应用。

二、超支化膨胀型阻燃剂的合成超支化膨胀型阻燃剂的合成基本上可以分为两个步骤：膨胀剂的制备和超支化反应。

1. 膨胀剂的制备膨胀剂可以选择聚氯化苯乙烯（PBE）和硝酸酯两种材料。

首先，在反应容器中加入聚氯化苯乙烯和硝酸酯，加热到一定温度下，使其反应生成膨胀剂。

然后，将膨胀剂进行干燥处理，去除其中的水分和有机杂质，得到纯净的膨胀剂。

2. 超支化反应超支化反应是将膨胀剂与聚合物进行反应，将膨胀剂引入聚合物的分子链中。

在反应过程中，首先将聚合物溶解在合适的溶剂中，然后将膨胀剂加入到聚合物溶液中，经过一定的反应时间，得到超支化膨胀型阻燃剂。

三、超支化膨胀型阻燃剂的表征超支化膨胀型阻燃剂的表征主要包括热重分析、扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱。

1. 热重分析热重分析可以用来测定材料在不同温度下的热分解情况。

热重分析结果显示，添加了超支化膨胀型阻燃剂的材料具有较高的热稳定性，能够在高温下保持较低的热分解速率。

2. 扫描电子显微镜扫描电子显微镜可以用来观察材料的表面形貌。

扫描电子显微镜照片显示，添加了超支化膨胀型阻燃剂的材料表面呈现出较为平整的结构，没有明显的裂纹和孔洞。

3. 傅里叶红外光谱傅里叶红外光谱可以用来分析材料的化学结构。

傅里叶红外光谱结果显示，添加了超支化膨胀型阻燃剂的材料中出现了一些新的峰，表明膨胀剂已经成功地与聚合物发生了反应。

四、超支化膨胀型阻燃剂的应用超支化膨胀型阻燃剂具有广泛的应用前景，在电子电气、建筑材料、交通运输等领域都有重要的应用。

1. 电子电气领域超支化膨胀型阻燃剂可以应用于电线电缆等电子电气产品中，提高其阻燃性能，减少火灾事故的发生。

膨胀型防火涂料膨胀型防火涂料膨胀型防火涂料一种饰面型防火涂料。

在高温的作用下会发泡膨胀，形成一个厚度为原涂层厚度数十至数百倍的均匀而致密的蜂窝状或海绵状的碳质隔热层。

该隔热层能封闭被保护的基材，阻止火焰传播；同时释放出不燃气体，稀释基材受热放出的可燃气体和泡沫隔层中的氧气，从而阻止基材被引燃。

膨胀型防火涂料以天然或人工合成的高分子聚合物为基料，添加防火剂、颜料、填料和溶剂组成。

各种组分所起的作用如下：1．基料。

涂料的主要成膜物质，对涂料的性能起决定作用。

比较理想的基料应具有良好的热稳定性，且价格也较便宜。

现常用的基料有氨基树脂(三聚氰胺树脂、脲醛树脂)、酚醛树脂、卤代烯烃树脂(如过氯乙烯树脂)等。

2．防火剂。

使涂料能起到防火作用的关键组分，它包括碳化剂、催化剂和发泡剂几种组分。

其中：①碳化剂。

含有大量碳原子，受热分解后成为有大量羟基的成碳物质，与酸酯化，是泡沫隔热层的构架材料。

催化剂通常用含高碳的多元醇化合物，如季戊四醇、山梨醇、葡萄糖、麦芽糖和淀粉等。

②催化剂。

在热分解过程中释放出的酸使羟基酯化，能最大限度地利用碳化物质，并起到脱水作用。

常用的有磷酸一铵、磷酸二铵和磷酸三聚氰胺等。

③发泡剂。

在热分解过程中释放出大量不燃气体(如NH3、CO2和HCl等)，使碳化层形成泡沫结构。

常用的发泡剂有三聚氰胺、二氰二胺和尿素等含氮化合物。

3．颜料、填料。

加颜料、填料是为了使防火涂料呈必要的色彩而具有装饰性，也是为了改善涂料的物理性能(耐候性、耐磨性等)和化学性能(如耐酸碱性、防锈等)。

膨胀型防火涂料不宜用会抑制发泡的氧化铁型颜料，应以酞青系颜料为好。

4．助剂。

用来改善涂料的柔韧性、弹性、附着力、热稳定性等。

如常用有机磷酸酯、氯化石蜡作为增塑剂，环氧树脂、氧化镁作为热稳定剂。

5．溶剂。

用于分散各组分，降低成膜物的黏。

度p堂用的溶剂有正丁醇、丙酮、甲苯等。