下载文档原格式
聚烯烃类废塑料的化学链燃烧-气化反应过程与机理聚烯烃类废塑料的化学链燃烧/气化反应过程与机理摘要：随着全球经济的快速发展和人们的生活水平的提高，塑料制品的广泛应用导致了废塑料的快速增长。
废塑料的高度累积对环境造成严重污染，因此寻找有效的废塑料处理途径变得尤为重要。
其中，化学链燃烧和气化是废塑料处理的两种常用方法。
本文将重点讨论聚烯烃类废塑料的化学链燃烧和气化反应过程及其机理。
第一部分：介绍聚烯烃类废塑料是指由聚乙烯、聚丙烯等聚合物组成的废旧塑料。
这类废塑料的主要特点是其高热值和可燃性。
因此，采用化学链燃烧和气化方法进行处理是非常合适的选择。
第二部分：化学链燃烧反应过程与机理化学链燃烧是指通过添加氧气，在高温下使聚烯烃类废塑料发生氧化反应，从而将其转化为CO2和H2O等无害物质。
其过程主要包括链启动、链传递和链终止三个步骤。
链启动阶段是燃烧反应起始的过程，其主要是在高温和氧气存在的条件下，通过链引发剂（多为自由基、致活基或阳离子）引发聚烯烃类废塑料的自身氧化反应。
链传递阶段是指反应链通过与聚烯烃类废塑料分子结构中的氢原子或碳原子发生反应，从而产生更稳定的燃烧产物。
在该过程中，自由基或致活基通过链传递反应从一个分子转移到另一个分子，不断释放新的自由基或致活基。
链终止阶段是燃烧反应结束的过程，指的是链传递的自由基或致活基与另一个自由基或致活基相互反应，生成稳定的产物，从而结束链传递反应。
第三部分：气化反应过程与机理气化是指将聚烯烃类废塑料在缺氧或氧气不充分的条件下，在高温下分解为气体和液体产物。
其主要过程包括热解、还原和氧化三个步骤。
热解阶段是指废塑料在高温下分解为气体和液体产物的过程，其中气体产品主要由CO、CO2、H2和CH4等组成。
还原阶段是指在气化反应中，由于氧气不充分的条件下，产生的还原气体与炭聚合物反应，生成更稳定的产物。
氧化阶段是指气化反应中，气化气体与氧气反应生成CO2和水蒸气等产物。
PP、PE、EVA、TPE聚烯烃无卤阻燃剂阻燃机理及配方和应用中常见问题Post By：2010-12-2 14: 50:33PP、PE、EVA、TPE聚烯烃无卤阻燃剂阻燃机理及配方和应用中常见问题PP、PE、EVA、TPE聚烯烃无卤阻燃剂阻燃机理及配方和应用中常见问题1、P-N系膨胀型阻燃剂的阻燃机理一般包括三部分,即碳源(常为多羟基化合物,如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸铵,即APP)及发泡剂(如三聚氰胺),它们是通过下述相互作用而形成炭层的：? ①在较低温度(150℃左右,具体温度取决于酸源和其他组分的性质)下,有酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸;②在稍高于释放酸的温度下,酸与多元醇(碳源)进行酯化法反应,而体系中的胺则作为此酯化反应的催化剂,加速反应进行;③体系在酯化反应前或酯化反应过程中熔化;④反应过程中产生的水蒸气和气源产生的不燃性气体使已处于溶融状态的体系膨胀发泡。
与此同时,多元醇和酯脱水炭化,形成无机物及炭残余物,且体系进一步膨胀发泡;⑤反应接近完成时,体系胶化和固化,最后形成多孔泡沫炭层。
2. P-N系膨胀型阻燃剂由三部分组成，（1）酸源：提供酯化反应所需的酸;(2)碳源：提供酯化反应所需的羟基或者其它基团的物质；（3）气源：提供体系膨胀发泡所需要的气体。
3..为什么某些P-N系阻燃剂挤出过水槽的时候条子容易粘水？条子容易粘水是由于阻燃剂的部分组份水溶性比较好，通过螺杆机出口的时候，温度比较高的条子接触到冷水槽，粉体容易析出，所以阻燃剂里面成份必须是难溶水的。
而我公司EPFR-100A与EPFR-100C阻燃剂应用于PP中，不会出现上述条子粘水现象。
4.为什么不同的PP加入相同的份数阻燃剂存在阻燃效率的差异？由于PP基体的不同，如均聚PP和共聚PP，由于其内部烯烃含量的不同，这是因为共聚PP里面有PE 侧链，PP中的H原子比PE中活性大；PP比PE燃烧热小，与阻燃剂一开始共同起作用，PE分解温度高，后面才起作用；PP基材分解温度在227-247度之间，而PE在335-450度之间，阻燃剂分解温度在260度，PP与阻燃剂匹配性更好。
无卤阻燃聚烯烃的发展聚烃类高分子材料是一种易燃材料，用其制作的电线电缆，在高压、热源等条件下容易引起火灾，而火焰会沿着电线迅速蔓延到整个电线载路。
含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物具有优良的阻燃性能，曾作为阻烯材料被广泛应用。
但是，火灾发生时，这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成成二次危害。
为此，开发新的阻燃体系，研究燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体的无卤阻燃烯烃是很有必要的。
无卤阻燃添加剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为主。
这两类化合物，燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体，被称为无公害阻燃剂，在国外已得到深入的研究和广泛应用。
无卤阻燃剂种类及其作用原理高分子材料的燃烧的燃烧是一个包括热、氧、可燃材料三个要素的复杂过程。
从原理上讲，只要减缓或阻止其中一个或几个要素，就可达到阻燃的目的。
无卤添加阻燃剂不但可以起到稀释可燃材料浓度的作用，更重要的是，可以通过自身吸热脱水或促使材料脱水，吸收燃烧产生的热量，降低燃烧材料表面温度，达到阻止材料继续燃烧的目的。
有些阻燃剂在自身脱水后形成一种不燃的隔音层或使可燃表面炭化，隔离可燃材料与空气的接触，从而起到阻燃的目的。
磷系阻燃剂磷系阻燃剂分开无机和有机磷阻燃剂。
无机磷阻燃剂主要以红磷、磷酸盐及磷-氮基化合物为主；有机磷系阻燃剂主要以磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯为主。
此外，还有多种磷取代基的化合物、多聚物、齐聚物以及多种磷-氮键化合物，故磷系阻燃剂种类非常多。
磷系阻燃剂是弱的火焰抑制剂，对聚合物阻燃作用主要以凝聚相阻燃为主。
磷系阻燃剂在凝聚相方面的阻燃作用在于磷系化合物受热后首先分解为磷酸，磷酸是一种很好的脱水催化剂，促使聚合物脱水炭化。
在受强热时，磷酸聚合为聚磷酸，它是一种更强的脱水催化剂。
磷酸脱水后所生成的焦炭层呈石墨状，能隔阻内部聚合物与氧化接触，焦炭层导热性差，使聚合物与热源隔绝，减缓了热分解，从而起到阻燃的作用。
膨胀型多聚磷酸铵是近年研究较多的一种阻燃剂。
聚烯烃阻燃电缆技术综述针对人们迫切希望开发出阻燃性能和力学性能均优良的聚烯烃电缆料，文章对最令人关注的阻燃聚烯烃电缆进行了介绍，简要介绍了氢氧化物阻燃体系、磷系阻燃、膨胀型阻燃体系等不同体系的发展背景及现状，并重点分析了日本对聚烯烃阻燃电缆的专利申请情况情况。
标签：阻燃；聚烯烃；电缆1 阻燃机理绝大多数塑料都是可燃的，当温度达到一定程度之后，会产生挥发性的可燃气体，促使其进一步燃烧[1][2]。
塑料聚合物是电缆基材的主要来源，赋予塑料聚合物一定的阻燃性能是亟待解决的技术问题。
科研工作者研究了在塑料聚合物中可添加不同种类的阻燃剂来赋予电缆料阻燃性能。
阻燃剂的种类主要包括如下：（1）卤素阻燃体系，其阻燃机理是卤素阻燃剂可分解出HX。
HX降解产生的自由基，终止并延缓了链反应。
（2）膨胀型阻燃体系，化学膨胀型阻燃剂（IFR）是以磷、氮为主要成分的无卤阻燃剂，燃烧过程中产生的NH3、N2、H2O等能起到气相稀释的作用，降低可燃气体的浓度，从而有效防止了火焰的传播[2]。
（3）磷系阻燃体系，燃烧时的高温促使含磷阻燃剂经一系列的反应生成有很强脱水性的聚磷酸。
产成的聚磷酸可以促使有氧有机物快速脱水而碳化，碳化后所形成的物质是一种难以燃烧的结构致密的物质[4]。
（4）氮系阻燃剂，氮系阻燃剂受热放出CO2、NH3、N2气体和H2O，上述气体均属于难燃气体，从而阻止燃烧。
（5）水合金属化合物阻燃体系，水合金属化合物阻燃由于其分解产生大量的H2O，一方面吸收了大量的热，从而使材料的表面温度降低，另一方面分解出来的水蒸气又有稀释可燃气体的作用，因此具有良好的阻燃效果。
（6）其他阻燃剂，可作为非卤阻燃剂使用的其他阻燃剂有三氧化二锑、硼酸锌、多元醇、聚乙烯醇、一些金属（如铁、锌、锡、钼）的化合物及络合物等。
2 关于日本住友电气工业株式会社所生产的阻燃电缆的分析通过对重点申请人——住友电气工业株式会社的聚烯烃阻燃电缆的申请的阅读，从中挑选出各个时间段阻燃剂使用较多且较为典型的专利申请，图1即为按照时间顺序拟出的日本住友电气工业株式会社聚烯烃阻燃电缆专利申请使用的阻燃剂情况。
聚合物的燃烧过程包括
燃烧是指物质在与氧气接触时产生放热反应的过程。
对于聚合物来说，其燃烧过程也是一个复杂而重要的反应链。
聚合物的燃烧过程包括热量释放、气体生成、灰烬生成等多个环节，下面将逐一介绍。
首先，在聚合物燃烧过程中，热量释放是一个明显的现象。
聚合物在燃烧时，其中的碳-碳键和碳-氢键会断裂，释放出大量的化学能，这些化学能以热的形式释放出来，导致燃烧现象伴随着明显的放热反应。
这也是为什么聚合物燃烧时会伴随着火焰和高温的原因之一。
其次，聚合物在燃烧过程中会产生大量气体。
当聚合物被加热到一定温度时，其中的化学键会断裂并与氧气反应，释放出气体。
这些气体可以包括二氧化碳、一氧化碳、水蒸气等，它们会贡献到燃烧时的火焰和燃烧产物。
此外，在聚合物燃烧过程中，还会生成灰烬。
当聚合物中的高分子链完全断裂时，其碳元素会残留下来形成灰烬。
这些灰烬通常是聚合物的不可燃残留物，可以提供有关燃烧前物质的信息。
综上所述，聚合物的燃烧过程包括热量释放、气体生成、灰烬生成等多个环节。
了解聚合物的燃烧过程有助于我们更好地理解其性质和应用。
在工业生产和日常生活中，对聚合物燃烧过程的认识有助于安全生产和应对火灾灾害。
希望通过本文的介绍，读者能对聚合物燃烧过程有更深入的了解。
1。
聚烯烃反应型阻燃剂聚烯烃是一类重要的高分子材料，其在日常生活和工业生产中广泛应用。
然而，由于其易燃性，聚烯烃制品在使用过程中存在着潜在的火灾风险。
为了提高聚烯烃制品的阻燃性能，人们开发了各种反应型阻燃剂，用于添加到聚烯烃中以提高其防火性能。
本文将深入探讨聚烯烃和反应型阻燃剂的相关知识，帮助读者更好地理解这一主题。
1. 聚烯烃的定义与应用范围聚烯烃是一类由烯烃单体聚合而成的高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等。
由于聚烯烃具有重量轻、机械性能好、电绝缘性能优良等特点，广泛应用于塑料制品、电线电缆、汽车零部件等领域。
然而，聚烯烃在遇到火源时易燃且难以自熄，因此需要采取措施来提高其阻燃性能。
2. 反应型阻燃剂的原理与分类反应型阻燃剂是一类能够与聚烯烃发生化学反应的添加剂，通过改变聚烯烃分子结构或引入新的化学键，使聚烯烃具备更好的防火性能。
根据其反应机理和化学性质，反应型阻燃剂可分为氮系、磷系、硅系等不同类型。
其中，氮系反应型阻燃剂通过引入氮元素，形成阻碍燃烧过程的氮化物层，提高聚烯烃的防火性能。
3. 反应型阻燃剂的应用与评价反应型阻燃剂通常以添加剂的形式加入聚烯烃中，具体添加剂的用量和类型应根据聚烯烃制品的具体要求进行选择。
在选用合适的反应型阻燃剂时，关键因素包括其热稳定性、可加工性、添加剂对聚烯烃物理性质的影响等。
评价反应型阻燃剂的效果时，需要考虑聚烯烃制品的阻燃等级、燃烧速度、烟雾产生量等指标。
4. 对聚烯烃与反应型阻燃剂的个人观点作为一名中文文章写手，我对聚烯烃与反应型阻燃剂的研究感到非常有趣。
通过加入反应型阻燃剂，聚烯烃制品的防火性能得到了显著提高，从而降低了火灾风险。
在未来的研究中，可以进一步探索新型反应型阻燃剂的合成和应用，以满足不同领域对聚烯烃制品防火性能的需求，并改善其可加工性，降低对环境的影响。
聚烯烃是一类重要的高分子材料，由于其易燃性，人们使用反应型阻燃剂来提高其防火性能。
反应型阻燃剂通过与聚烯烃发生化学反应，改变其分子结构以提高其防火性能。
聚烯烃cas号-回复聚烯烃，亦称聚乙烯，是一种重要的聚合物材料，其CAS号为9002-88-4。
本文将逐步回答与聚烯烃相关的各种问题，并深入探讨其性质、应用以及对环境的影响。
第一步：聚烯烃的定义聚烯烃是由乙烯分子通过聚合反应形成的高聚物。
乙烯是一种无色、有机化合物，在化学结构上由两个碳原子和四个氢原子组成。
通过聚合反应将乙烯分子结合在一起，就形成了聚乙烯，或称聚烯烃。
第二步：聚烯烃的性质1. 物理性质：聚烯烃是无色透明的固体，具有良好的柔韧性和韧性。
它的密度较低，比水轻，导热性和导电性较差。
2. 化学性质：聚烯烃对化学物质具有一定的稳定性，不易与水和一般有机物发生反应。
它具有较好的耐酸、耐碱和耐溶剂的能力。
第三步：聚烯烃的应用聚烯烃是一种广泛应用的材料，几乎在各个行业都有应用。
1. 包装行业：聚烯烃袋、聚烯烃膜袋和聚烯烃泡沫等广泛用于商品包装。
由于聚烯烃具有良好的耐力度和耐水性能，它可以有效地防止物品受潮和破损。
2. 塑料制品：聚烯烃被用于制造各种塑料制品，如塑料桶、塑料管道、塑料制品等。
3. 汽车工业：聚烯烃材料在汽车工业中的应用越来越广泛，用于制造汽车外部部件、内饰件以及燃料箱等。
4. 医疗保健行业：由于聚烯烃具有良好的耐化学性和生物相容性，它被广泛应用于医疗领域，如制造医疗器械、手术器械、医疗包装袋等。
5. 农业行业：聚烯烃袋、聚烯烃薄膜等广泛用于农业领域，如储存农作物、包装农产品等。
第四步：聚烯烃对环境的影响尽管聚烯烃具有许多优良的性质和广泛的应用领域，但它也对环境造成了一定的影响。
1. 塑料污染：聚烯烃制品通常需要大量的化学原料和能源进行生产，造成资源浪费和环境污染。
此外，由于聚烯烃材料的难降解性，大量的废弃聚烯烃制品进入环境，导致塑料污染，威胁到生物多样性和生态平衡。
2. 塑料垃圾：聚烯烃制品通常被用于一次性包装和使用，导致大量的塑料垃圾产生。
这些垃圾难以降解，对环境造成了严重的威胁，如海洋中的塑料垃圾污染问题。
聚乙烯火灾事故分析摘要聚乙烯是一种广泛应用于工业生产中的塑料材料，然而在其生产与储存过程中，由于易燃性，聚乙烯火灾事故时有发生。
本文将通过对聚乙烯火灾事故的案例分析、火灾发生机理、火灾防控措施等方面的研究，探讨聚乙烯火灾事故的成因与防范措施，为工业生产中聚乙烯火灾防控提供参考。
关键词：聚乙烯；火灾事故；成因分析；防控措施1.引言聚乙烯是一种常见的塑料材料，因其性能优良、加工简便等特点，在工业生产与日常生活中得到广泛应用。
然而，聚乙烯作为一种易燃材料，在其生产与储存过程中，由于人为操作不当、设备老化等诸多因素，可能引发火灾事故。
火灾事故不仅会造成物质损失，还可能导致人员伤亡，严重影响生产、环境和社会稳定。
因此，对聚乙烯火灾事故的成因与防范措施进行研究，对工业生产安全具有重要意义。
2.聚乙烯火灾事故案例分析2.1 案例一某化工厂储罐区内发生了一起严重的聚乙烯火灾事故。
事故发生时，储罐内的聚乙烯因操作失误而发生泄漏，同时受到一定高温刺激，引发了大面积的火灾。
火灾过程中，大量有毒气体被释放，导致现场工作人员多人中毒。
严重的火灾事故影响了周边居民的生活，并造成了巨大的经济损失。
2.2 案例二一家化工企业在生产过程中，由于设备老化，导致了聚乙烯管道的泄漏。
泄漏的聚乙烯与空气中的氧气发生了剧烈的化学反应，最终引发了火灾。
火灾事故导致了厂区内的设备和原材料严重受损，并造成了环境污染问题。
以上两个案例充分说明了聚乙烯火灾事故的发生严重危害了工厂、环境和人员的安全，加强对聚乙烯火灾事故的研究，寻找火灾事故的成因，并制定有效的防范措施势在必行。
3.火灾发生机理分析3.1 聚乙烯的易燃性聚乙烯在一定的温度条件下易燃且燃烧性能较好。
在空气中自由燃烧时，其燃烧产物主要是二氧化碳和水，同时还会释放大量的热能。
聚乙烯火灾的发生与其本身的燃烧特性密切相关。
3.2 高温刺激在储存和生产过程中，聚乙烯可能会受到高温刺激，比如热源、摩擦等。
第31卷第#期2019年7月常州大学学报(自然科学版)Journal of Changzhou University(Natural Science Edition)Vol.31No.#Jul.2019doi：10.3969/j.issn.2095-0411.2019.04.001聚烯烃无卤阻燃研究进展欧红香，叶青，蒋军成，薛洪来,徐家成，刘！(常州大学环境与安全工程学院，江苏常州213164)摘要：聚烯烃以其独特的性能得到广泛的使用，其易燃性带来的火灾风险使其阻燃研究备受关注&从聚烯烃的使用情况、受热分解机理以及阻燃原理进行论述，从无卤阻燃的角度介绍了磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂、膨胀型阻燃剂和纳米阻燃剂，阐述了不同阻燃剂的性能特征、阻燃机理及在聚烯烃阻燃中的研究应用进展，并对无卤阻燃聚烯烃今后的发展提出了展望&关键词：聚烯烃；阻燃剂；阻燃机理；复合材料中图分类号：X937；TQ3222文献标志码：A文章编号：2095-0411(2019)04-0001-08 Research Progress on Halogen-Free Flame Retardant of Polyolefins OU Hongxiang,YE Qing,JIANG Juncheng,XUE Honglai,XU Jiacheng,LIU Ben (School of Environmental U Safety Engineering,Changzhou University,Changzhou213164,China)Abstract:Polyolefins have been widely used for their unique properties.Because of the fire risks caused by their flammability,the flame retardant research of polyolefins has attracted much attention.From theperspectiveofhalogen-freeflameretardant#thispaperintroducesvariousflameretardants#such asphosphorusflameretardants#nitrogenflameretardants#metalhydroxideflameretardants#intu-mescentflameretardantsandnanoflameretardants.Hheperformancecharacteristics#flameretardant mechanism#and research and application progress of di f erent flame retardants in polyolefinshave beensummarized.Hhefuturedevelopmentofhalogen-freeflameretardantpolyolefinsisalsoprospec-ted.Key words：polyolefins;flame retardant；flame retardant mechanism；composite materials随着高分子材料的发展，越来越多的天然高分子和合成聚合物被广泛应用，而它们本身固有的可燃性使其易被外部热源或火源点燃，并在燃烧过程中释放出大量的热、烟甚至有毒气体，世界各地每年都有许多由高分子材料引起的火灾事故，所造成的人员伤亡和财产损失已引起社会广泛关收稿日期：2019-06-11o基金项目：国家自然科学基金资助项目(21878026)；江苏省研究生实践创新计划项目(KYCX18_2626)；常州市科技支撑计划项目(CE20189003)&作者简介：欧红香(1976—),女，湖南宜章人，博士，教授&通信联系人：蒋军成(1967—),E-mail：jiangjc@ 引用本文：欧红香，叶青，蒋军成，等.聚烯烃无卤阻燃研究进展常州大学学报(自然科学版)2019,31(4):18.-2-常州大学学报(自然科学版)2019年注+12&聚烯烃作为一种由烯烃小分子聚合而成的高分子碳氢化合物［3#］#其中使用最广泛的包括聚乙烯(Polyethylene,PE)和聚丙烯(Polypropylene,PP)+5］。
聚烯烃的燃烧机理聚烯烃由于其优异的力学性能、化学稳定性和易加工性等被广泛应用在生活的各个方面。
但由于聚烯烃由碳、氢两种元素组成，这种化学结构使其很容易燃烧，且释放大量烟气和有毒气体。
聚烯烃的易燃性不仅限制了其应用，直接或间接引起的火灾数量也不计其数。
火灾不仅造成了巨大的经济损失，更为可怕的是，燃烧过程中释放的热量、烟气和有毒气体会危及人民的宝贵生命。
因此，提高聚烯烃的阻燃性能成为扩展其应用的必经之路；同时降低它在燃烧过程中释放的可燃气体量对于保护人民的生命财产安全也非常重要。
1 聚烯烃的燃烧机理为了解决聚烯烃的阻燃难题，我们首先要理解聚烯烃的燃烧过程和机理。
聚合物的燃烧是一个相当复杂的过程，多种因素会影响其进程。
近年来的研究报道更倾向于指出：聚合物材料的燃烧过程受热量、氧气、可燃物和自由基反应四种因素影响。
对聚乙烯来说，它在惰性气氛和空气中受热降解可遵循反应，PE 主链上的碳-碳键受热发生断裂形成大分子碳自由基。
碳自由基可能会重新组合，也有可能发生氢转移或脱氢反应进一步形成较小分子量的自由基或烯烃，最终会形成小分子降解产物。
所以 PE 裂解产物以烯烃、烷烃等碳氢化合物为主。
在空气（氧气）下，温度低于 200 ºC 受热时，PE 链会发生脱氢反应形成烷基自由基，它很容易被氧化进一步形成过氧化烷基自由基。
当温度处于 200-250 ºC 之间时，烷基自由基的氧化过程是可逆进行的；同时烷基自由基可以与氧气反应形成氢过氧化物烷基自由基。
当温度进一步升高时，由于链末端自由基浓度增加，此时自由基β断裂、烷基自由基与氧气的加成反应以及聚合物链受热脱氢这三者之间存在竞争。
当温度超过 300 ºC 时，碳-碳键开始无规断裂，PE 大面积发生降解，质量损失进一步增加。
所以 PE 的热氧化降解产物以酮类、酯类等羰基化合物和碳氢化合物为主。
综上所述，PE 在惰性气氛和空气下的降解均以自由基链反应的方式进行，因此自由基的浓度高低在 PE 的热降解过程中发挥着非常重要的作用。
辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆阻燃原理及特点低烟无卤聚烯烃是以聚乙烯为基体，将被EVA（乙烯-醋酸乙烯酯关聚物）活化了的大量氢氧化镁或氢氧化铝捏合在聚乙烯基体中，利用氢氧化物被燃烧受热时，分解成金属氧化物和水。
低烟无卤聚烯烃主要是采用氢氧化物作为阻燃剂。
1．阻燃原理：因此低烟无卤聚烯烃阻燃原理如下：氢氧化物被燃烧时是分解反应，该反应是吸热反应，吸收周围空气中的大量热量，降低了燃烧现场的温度，此为阻燃机理之一；生成的水分子，也吸收大量热量，此为阻燃机理之二；产生的金属氧化物结壳，阻止了氧气与有机物的再一次接触,此为阻燃机理之三。
所以低烟无卤聚烯烃是采用吸热与金属氧化物隔氧的方法进行阻燃的。
2．辐照交联工艺在低烟无卤电线电缆中的应用低烟无卤聚烯烃阻燃剂主要是氢氧化物。
它具有容易吸收空气中的水分的特点，即潮解。
潮解会使绝缘层的体积电阻系数大幅度下降，由原来的17MΩ/km可降至为0.1MΩ/km。
如要阻止潮解，只有将基体--聚烯烃的分子结构予以改变，形成致密层以阻止空气中的水分子与阻燃剂氢氧化物相结合从而形成潮解现象，人们称此为交联。
交联的方式分为两大类，即化学交联和物理交联。
而化学交联又分为干法交联和温水交联二种。
由电线电缆特殊要求，电缆用低烟无卤聚烯烃材料只能采用辐照的方式交联3．辐照交联低烟无卤电线电缆的特点A、载流量大辐照交联电缆，经高能电子束辐照后，材料的分子结构从线形变成三维网状分子结构，耐温等级从非交联的70℃提高到90℃、105℃、125℃、135℃、甚至150℃，比同规格的电缆的载流量提高15-50%。
B、绝缘电阻大由于辐照交联电缆避免了采用氢化物作为阻燃物，因此防止了交联时出现的预交联和因绝缘层吸收空气中的水分而使绝缘电阻下降现象。
从而保证了绝缘电阻值。
C、使用寿命长，过载能力强由于辐照交联后的聚稀烃材料的耐温等级高，老化温度高，所以延长了电缆在使用过程中循环发热的使用寿命。
D、环保、安全由于电缆所采用的材料都是无卤环保材料，所以电缆的燃烧特性符合环保要求。
[收稿日期] 2004-01-03[作者简介] 钟枢(1964—),男,北京市人,北京市射线应用研究中心高级工程师,主要研究方向为高分子材料阻燃和高分子材料力学性能的改进。
聚烯烃弹性体的阻燃、抑烟作用钟 枢1,周亨近2,马榴强3(11北京市射线应用研究中心,北京 100012;21北京化工大学,北京 100029;31北京联合大学生物化学工程学院,北京 100023)[摘 要] 论述了聚烯烃高聚物的阻燃性,用两种微胶囊红磷与聚烯烃高聚物制备阻燃材料。
在高聚物中只添加少量的微胶囊红磷就可以使材料具备良好的阻燃性能,从实验中发现这两种微胶囊红磷是高效的阻燃剂。
但阻燃材料往往产生一定的烟雾,硼酸锌可以大大降低烟雾,硼酸锌在微胶囊红磷阻燃中可以发挥重要的作用。
因此可以得出结论:在选择微胶囊红磷作阻燃剂时必须添加抑烟剂,微胶囊红磷与硼酸锌可以组成一个良好的阻燃体系,它可以改进聚烯烃高聚物的阻燃性能,减少烟雾的形成。
[关键词] 聚烯烃;聚烯烃弹性体;微胶囊红磷;抑烟剂;阻燃剂;烟密度[中图分类号] T B 324 [文献标识码] A [文章编号] 100520310(2004)0120076203 高分子成分材料已经广泛应用于国民经济的各个领域。
因为绝大多数聚合物是易燃物,所以许多科研工作者积极地从事聚合物阻燃性能的研究,并且许多国家已经以立法的形式强制在某些领域必须采用阻燃材料、阻燃技术。
无卤阻燃的研究是现代阻燃科学发展的一种趋势,其中微胶囊红磷作为一种无卤阻燃剂的应用研究是近几年的一个热点。
它具有一系列优点,如:阻燃剂用量低、阻燃效率高、流动性好、加工性能强、被阻燃的材料机械性能不受破坏、硫化时不放出硫化氢气体、经阻燃的材料基本无味、能够单独使用、也可以与其他阻燃剂配合使用等。
当与抑烟剂组成阻燃体系时既达到对高聚物阻燃的目的,又实现减少烟雾降低毒性的理想。
在聚合物中加入包覆红磷的阻燃作用有如下几个方面:在燃烧时,形成磷酸衍生物,起到热吸附体的作用,阻碍燃烧的进一步发生;截留自由基,改善热稳定性;与氧反应生成磷氧基,继续与聚合物发生反应,产生交联结构,得到磷氧交联的炭化层;与环境中的氧反应生成含氧磷酸盐,这种含氧磷酸盐具有较强的吸湿性,可以降低燃烧的聚合物的表面温度,同时促进聚合物表面的炭化。
聚烯烃反应型阻燃剂1. 引言聚烯烃是一类重要的聚合物材料，广泛应用于包装、建筑、汽车等领域。
然而，聚烯烃材料在面临火灾时容易燃烧，对人身安全和财产造成严重威胁。
为了提高聚烯烃材料的阻燃性能，反应型阻燃剂被广泛研究和应用。
本文将介绍聚烯烃反应型阻燃剂的原理、分类、性能以及应用。
2. 反应型阻燃剂的原理反应型阻燃剂是指在聚烯烃材料中添加的一类化合物，其能够在火灾条件下与燃烧产物反应，形成稳定的炭化层，从而隔离氧气和热量，减缓火焰蔓延速度，延长材料的燃烧时间，提高材料的阻燃性能。
反应型阻燃剂的原理主要包括以下几个方面：1.炭化作用：反应型阻燃剂在高温下分解生成碳质物质，形成炭化层，阻隔氧气和热量的传递，抑制燃烧过程。
2.气相作用：反应型阻燃剂在燃烧过程中生成的气体能够稀释燃烧产物，降低火焰温度，减缓火势蔓延。
3.液相作用：反应型阻燃剂能够与燃烧产物中的活性物质发生化学反应，降低其燃烧性能。
3. 反应型阻燃剂的分类根据反应型阻燃剂的化学结构和反应机理，可以将其分为以下几类：1.磷系反应型阻燃剂：磷系反应型阻燃剂通过磷元素的氧化还原反应和炭化作用来提高聚烯烃的阻燃性能。
常见的磷系反应型阻燃剂有三聚磷酸酯、聚磷酸酯等。
2.氮系反应型阻燃剂：氮系反应型阻燃剂通过生成氮气和稀释燃烧产物来降低火焰温度，减缓火势蔓延。
常见的氮系反应型阻燃剂有膦酸酰胺、膦酸酯等。
3.硅系反应型阻燃剂：硅系反应型阻燃剂能够通过生成硅氧化物和炭化作用来提高聚烯烃的阻燃性能。
常见的硅系反应型阻燃剂有硅烷、硅酸酯等。
4.铝系反应型阻燃剂：铝系反应型阻燃剂通过生成铝氧化物和炭化作用来提高聚烯烃的阻燃性能。
常见的铝系反应型阻燃剂有氢氧化铝、铝磷酸盐等。
4. 反应型阻燃剂的性能反应型阻燃剂的性能主要包括以下几个方面：1.阻燃效果：反应型阻燃剂的添加能够明显改善聚烯烃材料的阻燃性能，降低其燃烧速率和火焰蔓延速度。
2.热稳定性：反应型阻燃剂应具有较高的热稳定性，能够在高温下保持其阻燃效果，避免在加工和使用过程中分解失效。
聚烯烃的燃烧机理
聚烯烃由于其优异的力学性能、化学稳定性和易加工性等被广泛应用在生活的各个方面。
但由于聚烯烃由碳、氢两种元素组成，这种化学结构使其很容易燃烧，且释放大量烟气和有毒气体。
聚烯烃的易燃性不仅限制了其应用，直接或间接引起的火灾数量也不计其数。
火灾不仅造成了巨大的经济损失，更为可怕的是，燃烧过程中释放的热量、烟气和有毒气体会危及人民的宝贵生命。
因此，提高聚烯烃的阻燃性能成为扩展其应用的必经之路；同时降低它在燃烧过程中释放的可燃气体量对于保护人民的生命财产安全也非常重要。
1 聚烯烃的燃烧机理
为了解决聚烯烃的阻燃难题，我们首先要理解聚烯烃的燃烧过程和机理。
聚合物的燃烧是一个相当复杂的过程，多种因素会影响其进程。
近年来的研究报道更倾向于指出：聚合物材料的燃烧过程受热量、氧气、可燃物和自由基反应四种因素影响。
对聚乙烯来说，它在惰性气氛和空气中受热降解可遵循反应，PE 主链上的碳-碳键受热发生断裂形成大分子碳自由基。
碳自由基可能会重新组合，也有可能发生氢转移或脱氢反应进一步形成较小分子量的自由基或烯烃，最终会形成小分子降解产物。
所以 PE 裂解产物以烯烃、烷烃等碳氢化合物为主。
在空气（氧气）下，温度低于 200 ºC 受热时，PE 链会发生脱氢反应形成烷基自由基，它很容易被氧化进一步形成过氧化烷基自由基。
当温度处于 200-250 ºC 之间时，烷基自由基的氧化过程是可逆进行的；同时烷基自由基可以与氧气反应形成氢过氧化物烷基自由基。
当温度进一步升高时，由于链末端自由基浓度增加，此时自由基β断裂、烷基自由基与氧气的加成反应以及聚合物链受热脱氢这三者之间存在竞争。
当温度超过 300 ºC 时，碳-碳键开始无规断裂，PE 大面积发生降解，质量损失进一步增加。
所以 PE 的热氧化降解产物以酮类、酯类等羰基化合物和碳氢化合物为主。
综上所述，PE 在惰性气氛和空气下的降解均以自由基链反应的方式进行，因此自由基的浓度高低在 PE 的热降解过程中发挥着非常重要的作用。
2 阻燃聚烯烃的研究现状
基于对聚合物的燃烧过程分析，可以看出想要达到良好的阻燃效果，必须破坏四面体模型，力求阻止或减缓其中一个或几个因素。
所以，聚合物的阻燃一般通过物理途径和化学途径两种方法来实现。
物理途径可以通过冷却燃烧体系、稀释可燃物气体浓度和形成隔热隔氧保护层等方法来延缓聚合物的燃烧。
化学途径则是希望可以终止或干扰自由基链反应的进行，改变聚合物的降解机理，进而达到阻燃的效果。
结合聚烯烃自身的降解机理，可以通过以下几种途径来实现阻燃聚烯烃材料的制备：（1）终止自由基链反应：控制“自由基”因素。
前面提到，聚烯烃热氧化降解过程中会产生大量高活性的自由基，这些自由基会加速降解过程的进行。
因此，切断自由基连锁反应能够抑制材料的燃烧过程。
例如向体系中加入一种自由基捕捉剂，捕捉聚烯烃燃烧时出现的高能量自由基，终止链反应，进而达到阻燃效果。
（2）冷却燃烧体系：控制“热量”因素。
向体系中加入具有高热容量的阻燃剂，该类型试剂可以在一定温度下发生脱水、相变等吸热反应，大大降低燃烧区域和基体的温度，抵消燃烧进一步进行所需要的热量，从而达到阻燃的目的。
（3）形成保护层：控制“氧气”和“可燃气体”因素。
向聚烯烃体系中加入此类阻燃剂可在燃烧过程中形成一层隔离层。
这种隔离层可以隔绝热量和氧气的传递，阻止可燃气体的逸出，保护基体不受火焰和热量的进一步攻击。
形成保护层的方式通常有三种：一是添加剂本身难燃，加入到聚烯烃基体中形成一种网络结构，例如碳纳米管、石墨烯等纳米材料；二是阻燃剂受热时发生反应，在聚烯烃表面生成不挥发的保护层；三是阻燃剂的热降解产物可以促进聚合物脱水炭化，迅速形成炭层。
2.1 卤系阻燃聚烯烃体系
卤系阻燃剂，特别是溴系阻燃剂（BFR），具有阻燃效率高、对基材力学性能影响小、热稳定性和流动性好等优点，综合阻燃效果是目前所有阻燃剂中最好的。
溴系阻燃剂所具有的诸多优点，使其在阻燃领域长期占据着主导地位。
溴系阻燃剂通常和三氧化二锑复配使用，通过在气相中捕捉自由基进而能够高效地阻燃聚烯烃。
在一定温度下，溴系阻燃剂会分解产生溴化氢，它可以与三氧化二锑作用生成三溴化锑或溴氧化锑，其中溴氧化锑也可以进一步分解生成三溴化锑。
三溴化锑受热分解会生成溴自由基。
溴自由基和三溴化锑均可以捕捉气相中高反应活性的氢氧自由基和氢自由基，从而终止燃烧过程中的自由基链反应，中断燃烧循环，达到阻燃效果。
除此之外，高浓度的三溴化锑气体能较长时间停留在燃烧区，发挥稀释可燃气体和阻隔的作用。
近年来溴系阻燃剂自身的毒性问题引起了人们的广泛关注。
此外，溴系阻燃剂在受热时还有可能放出有毒、有腐蚀性的溴化氢气体。
所以，国际上限制使用溴系阻燃剂的呼声越来越高。
但是，就目前情况看，研究学者开发出的各种新型无卤阻燃剂，其综合阻燃效果远不如溴系阻燃剂。
所以说，想要在短时间内实现高分子材料的完全“无卤化”是不现实的。
更为重要的是，目前已有不少商品化的环保溴系阻燃剂，它们高效、无毒、无致癌性，符合 RoHS 等环保指令要求。
而且，近些年溴系阻燃剂的“聚合物化”更是大大改善了溴系阻燃剂与聚合物的相容性，使其不易发生迁移。
然而，溴系阻燃剂最大的问题在于会在燃烧过程中释放出大量的热和烟气。
虽然环保溴系阻燃剂不会产生致癌的“二噁英”，但高的热量和发烟量却往往是
火灾中造成人员伤亡的重要原因。
所以怎样解决溴系阻燃剂高发热量和发烟量的难题是研究重点。
2.2 膨胀阻燃聚烯烃体系
膨胀型阻燃剂通常以磷氮元素为阻燃元素，含有酸源、气源和碳源三种因素，主要用于阻燃热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯等。
在较低温度下，酸源首先释放出无机酸，催化碳源形成炭层；同时气源可产生膨胀效果。
因此在聚合物燃烧时，膨胀阻燃剂会在其表面形成一层膨胀多孔的炭质泡沫层。
这种保护层一方面可以作为热屏蔽层消弱聚烯烃基材和外界热源之间的热传导并阻止燃烧产生的可燃气体向火焰区域扩散；另一方面可以阻止外界的氧气向聚烯烃内部传递。
当燃烧过程得不到足够的氧气和热量时，聚烯烃便会自熄。
膨胀型阻燃剂通过此机理达到抑制材料燃烧的目的，且必须与聚合物基体相匹配才能发挥优异的阻燃效果。
与卤系阻燃剂相比，膨胀型阻燃剂具有无卤、低烟、无腐蚀性气体产生等优点。
但是与卤系阻燃剂相比，它也有明显的不足之处。
由于膨胀型阻燃剂一般极性与聚烯烃相差很大，造成其在聚烯烃基体中的分散性和相容性较差，使聚烯烃的力学性能、电性能等有所恶化；其次为了达到良好的阻燃效果，膨胀型阻燃剂的添加量远高于卤系阻燃剂，进一步恶化材料的物理机械性能等。
所以，怎样改善膨胀型阻燃剂与基体的相容性、降低其用量是我们所需要研究的重点。
