膨胀型阻燃剂中协效剂的碳化作用及其对阻燃性能的影响

Vol.15高分子材料科学与工程No11　1999年1月POL YM ER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN G Jan.1999膨胀型阻燃剂中协效剂的碳化作用及其对阻燃性能的影响Ξ廖凯荣　卢泽俭　倪跃新(中山大学高分子所,广州,510275)摘要　以聚(2,42甲苯二己二脲)(PHU)、聚(2,42甲苯二乙二脲)(PEU)和二苯甲酰己二胺(DBH)、二苯甲酰乙二胺(DBE)为协效剂,分别与三聚氰胺改性多聚磷酸铵的产物MPPA复配成膨胀型阻燃剂(IFR)、它们对提高IFR对聚丙烯的阻燃性能都有显著作用,总的效果是PHU>DBE>PEU>DBH。

虽然协效剂的结构和性质不同,但在各自最佳的IFR配方中的氮/磷比值基本不变,为1.6～1.7,热重分析表明IFR阻燃作用的提高主要是协效剂在MPPA 作用下有效的碳化和成炭,同时也促进了聚丙烯在受热燃烧过程中焦化成炭的结果。

关键词　膨胀型阻燃剂,协效剂,阻燃协同作用,聚丙烯 在以多聚磷酸铵(APP)为基础的膨胀型阻燃剂(IFR)中,APP在三聚氰胺(发泡剂)和成炭剂季戊四醇的协同作用下,对聚烯烃,特别是聚丙烯(PP)有很好的阻燃效果[1,2]。

但季戊四醇与聚烯烃不相容,在加工过程中会与APP生成酯而使最终产品有较强的吸湿性。

因此,塑料阻燃用的IFR应不含或少含多羟基化合物为宜。

研究表明,胺(含三嗪衍生物)、酰胺、脲等含氮物质也可作为IFR的有效的阻燃协效剂。

但关于它们的分子结构对阻燃协同作用的影响及其规律的深入研究并不多见[3～7]。

本文报导以聚(2,42甲苯二己二脲)(PHU)、聚(2,42甲苯二乙二脲)(PEU)和二苯甲酰己二胺(DBH)、二苯甲酰乙二胺(DB E)为协效剂,分别与三聚氰胺改性APP的产物MPPA[7]复配组成的IFR对PP的阻燃作用,探讨了它们的分子结构对IFR的阻燃作用的影响。

灭火剂与阻燃材料　膨胀阻燃剂对防火卷材耐火性能的影响杨守生（中国人民武装警察部队学院，河北廊坊０６５０００） 摘　要：采用聚磷酸铵（ＡＰＰ）、三聚氰胺（ＭＥＬ）、季戊四醇（ＰＥＲ）组成的膨胀型阻燃剂制备膨胀型ＣＰＥ／ＥＰＤＭ防火卷材。

实验考察各组分含量对防火卷材耐火性能的影响。

结果表明：ＡＰＰ质量分数为４０％时，耐火性能好，炭层膨胀倍数高，表面致密性较好，强度高。

ＭＥＬ为３０％、ＰＥＲ　２０％时，形成炭层膨胀均匀，结构完整，但表面炭层较薄，致密性差。

当ＭＥＬ质量分数超过３０％、ＰＥＲ超过２０％时，膨胀倍数及耐火时间降低。

ＭＥＬ用量相对较多时，耐火性能降低。

ＰＥＲ用量过多，ＡＰＰ和ＭＥＬ的用量相对较少时，成炭少，炭层膨胀倍数减小，耐火性能降低。

ＡＰＰ与ＭＥＬ和ＰＥＲ比例适当才能发挥更好的协效作用。

关键词：防火卷材；氯化聚乙烯；三元乙丙橡胶；ＡＰＰ中图分类号：Ｘ９２４．４，ＴＱ３１４．２４８ 文献标志码：Ｂ文章编号：１００９－００２９（２０１７）０１－０１０４－０３聚磷酸铵（ＡＰＰ）、三聚氰胺（ＭＥＬ）、季戊四醇（ＰＥＲ）作为膨胀阻燃体系的酸源、气源和碳源广泛应用于材料的阻燃处理和膨胀型防火涂料中。

在钢结构防火保护新材料开发中也有应用。

构成膨胀防火体系的脱水催化剂、成炭剂和发泡剂三者缺一不可。

遇其阻燃材料遇火时首先软化和熔融，发泡剂分解放出气体，气体的逸出使软化的树脂层鼓泡膨胀，体积增大；脱水催化剂发生分解而放出游离的酸（如磷酸等），与多元醇类（如季戊四醇）发生反应，使多元醇脱水成炭。

笔者将ＡＰＰ、ＭＥＬ、ＰＥＲ应用于氯化聚乙烯与三元乙丙橡胶的复合材料中制备膨胀阻燃ＣＰＥ／ＥＰＤＭ防火卷材，研究膨胀阻燃体系各组分的含量对防火卷材耐火性能的影响。

１　实验部分１．１　主要原料氯化聚乙烯（ＣＰＥ）：工业级；三元乙丙橡胶（ＥＰＤＭ）：工业级；ＡＰＰ：工业级；ＭＥＬ：工业级；ＰＥＲ：工业级；防火胶：工业级。

１．２　主要设备及仪器Ｘ（Ｓ）Ｋ－１００型开放式炼胶机，ＸＬＢ－Ｄ３５０×３５０×２－Ｚ型平板硫化机，自制模拟大板法试验装置。

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。

NiMoMg对聚乙烯的碳化阻燃机理及在膨胀阻燃体
系中的协效研究中期报告
尊敬的老师和评委们：
大家好！我是XXX，来自XXX学院材料科学与工程系，我的研究方向是高性能聚合物及其复合材料的阻燃研究。

本次中期报告主要介绍我的研究进展，包括NiMoMg对聚乙烯的碳化阻燃机理及在膨胀阻燃体系中的协效研究。

首先，我对NiMoMg作为阻燃剂的研究进行了深入探究。

通过热重分析和扫描电镜的分析，我发现NiMoMg可以促进聚乙烯的炭化反应，产生大量的碳化产物，从而提升聚乙烯的阻燃性能。

我同时也发现，NiMoMg的加入并不会对聚乙烯的力学性能产生显著影响。

接着，我将NiMoMg与其他阻燃剂进行混合，研究其在膨胀阻燃体系中的协效作用。

通过红外光谱和燃烧实验的分析，我发现NiMoMg与氧化铝、硅酸铝等阻燃剂具有很好的协效性，可以显著提高膨胀阻燃体系的阻燃效果。

最后，我将继续深入研究NiMoMg的阻燃机理和在复合材料中的应用。

我相信通过我的努力，将会为高性能聚合物的阻燃研究做出一定的贡献。

谢谢大家的聆听！。

膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响前言在建筑物材料的选用方面，防火性能是非常关键的。

防火涂料可在火灾发生时保护建筑物的结构和人员的安全。

因此，纳米技术的应用逐渐成为防火涂料发展的趋势，其中膨胀型防火涂料作为防火涂料中的一种新型材料，已经得到了广泛关注。

本文将探讨膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响。

膨胀型防火涂料的基本特性和组成膨胀型防火涂料的主要组成部分是膨胀剂、抗氧化剂和增稠剂。

其中，膨胀剂是核心材料，可以在火灾发生时自动膨胀并形成泡沫隔热层，将建筑物结构和人员包裹在内，从而起到防火隔热的作用。

抗氧化剂和增稠剂则是为了提高膨胀剂的稳定性和粘度。

膨胀型防火涂料的特点包括：•防火性能高，在高温下可以快速膨胀，并形成泡沫隔热层，保护建筑物的安全；•膨胀速度快，反应时间短，可起到快速防火的作用；•粘度大，能够附着于各种建筑物表面，不会因热胀冷缩而破裂。

膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响膨胀型防火涂料是防火涂料中的一种新型材料，与传统防火涂料相比，其性能更为优异。

我们可以通过以下几个方面来了解膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响。

膨胀型防火涂料可以提高涂料的绝热性能膨胀型防火涂料能够形成泡沫隔热层，从而提高涂料的绝热性能。

泡沫隔热层可以减缓火焰向内燃烧的速度，减轻建筑物结构的受损程度，并且可以保持墙体的温度在一定的低温范围内，保证人员安全。

膨胀型防火涂料可以提高涂料的抗冲击性能膨胀型防火涂料具有较高的粘稠度，能够附着于各种建筑物表面，不会因热胀冷缩而破裂。

因此，膨胀型防火涂料可以提高涂料的抗冲击性能，降低火灾时建筑物的损坏程度，保证人员的安全。

膨胀型防火涂料可以提高涂料的防腐性能膨胀型防火涂料中的抗氧化剂可以提高涂料的抗氧化性能，增加涂料的耐久性。

因此，膨胀型防火涂料可以提高涂料的防腐性能，延长涂料使用寿命。

结论膨胀型防火涂料是防火涂料中的一种新型材料，具有优异的防火性能和抗冲击性能，可以提高涂料的绝热性能和防腐性能。

膨胀型阻燃剂的研究进展1．膨胀型阻燃剂聚合物材料在建筑装饰、电工电子领域的广泛使用，使火灾的危险性大大增加。

所以，需要对聚合物材料进行阻燃化改性。

传统的含卤阻燃剂，具有优异的阻燃性能，但同时也产生大量的腐蚀性和有毒气体, 由此而引发的二噁英(Dioxin)问题[1，2]，使它们受到人们的审慎对待, 特别是在一些高新技术产业中, 这类材料的应用已受到限制, 且在欧洲未能获得绿色环保标志。

所有这些, 使人们积极寻求无卤、低烟、低毒和对环境友好的新型高效阻燃体系。

最为人们所看好和具有工程应用前景的新型高效、无毒的阻燃体系是膨胀型阻燃剂(intumescent flame retardant, IFR)。

具有膨胀性质的防火层已经使用了约50年，而在聚合物材料中加入膨胀型阻燃剂是最近才使用的方法。

在燃烧时，这些添加剂使聚合物表面形成泡沫状炭，阻止了热和氧向聚合物内部传递，同时阻止聚合物降解产物向火焰扩散。

在聚合物热分解速率小于维持火焰所需的速率时，导致火焰熄灭。

此外，膨胀炭化物黏附在燃烧的聚合物熔融区，从而防止了溶滴，避免了使用卤系阻燃剂常会出现的火蔓延。

膨胀型阻燃涂层的最早报道是Tramm等于1938年申请的专利。

膨胀“intumescent”一词描述阻燃高聚物受高热或燃烧时所发生的膨胀或发泡现象是Olsen和Bechle在1948年最早使用。

Jones等详细研究了膨胀阻燃体系的多种组分所起的作用。

他将提供炭的化合物称为炭源，将导致泡沫效应的化合物称为发泡源，在燃烧时生成酸的物质称为酸源。

20世纪80年代，这种膨胀型阻燃体系由于阻燃新法规的颁布，和卤素阻燃剂的环境问题而得到迅速发展。

20世纪90年代，人们对膨胀阻燃的人财两旺研究更加深入，特别是在P-N协效阻燃机理的研究[3]。

产生膨胀作用需要三种主要成份：（1）酸源。

酸源在加热时产生酸。

（2）炭源。

炭源在为富含炭原子的化合物，在酸的作用下脱水成炭。

（3）气源。

有机-无机杂化膨胀型阻燃剂的合成及其对防火涂料性能的影响赵利;焦传梅【摘要】An organic-inorganic hybrid intumescent flame retardant (MEG) was synthesized by modifying expandable graphite with pentaerythritol and phosphorous oxychloride.A series of intumescent fire retardant coated with MEG have been prepared.The fire resistant properties influenced by MEG on intumescent fire retardant coating has been studied by cone calorimeter(CCT) and radiation heat flow meter(RHFM).The thermal degradation properties affected by MEG on intumescent fire resistant coatings have been investigated using thermal-gravimetric analysis (TGA).The CCT results indicate that MEG can make the peak of heat release rate(PHRR) of the sample with MEG reduce by 13.9％,improve the char residue,and improve dense char residues of the coatings compared with EG.The RHFM resuit indicate that MEG can make the temperature of the sample with MEG reduce by 6％,and improve dense char residues of the coatings compared with EG.The TGA results show that MEG can enhance the weight of char residue at high temperature.It can be concluded that MEG shows synergistic flame retardant effect with IFR in intumescent fire retardant coating system.%利用季戊四醇(PER)和氧氯化磷改性可膨胀石墨(EG)合成了一种新型有机-无机杂化膨胀型阻燃剂(MEG),并采用MEG制备了一系列以苯丙乳液为成膜物的防火涂料.通过锥形量热仪和辐射热流计(RHFM)研究了MEG 对膨胀型防火涂料的防火性能影响.利用热重分析(TGA)探究MEG对膨胀型防火涂料热降解性能的影响.锥形量热仪实验结果表明:相比于EG,MEG能够使防火涂料的热释放速率(HRR)下降13.9％,残炭量上升,炭层的致密性提高.辐射热流计结果表明:相比于EG,含MEG的防火涂料能够使样品温度下降6％,提升炭渣的致密程度.TGA 结果表明:MEG能够促进防火涂料在高温条件下成炭.综合上述,MEG是通过改善炭层结构,尤其是增加成炭量和炭层致密性而提高防火性能的.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】6页(P59-64)【关键词】可膨胀石墨;成炭剂;膨胀型防火涂料【作者】赵利;焦传梅【作者单位】青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】O063防火涂料已广泛应用于建筑、运输、航天、船舶、电器、电缆、包装等方面[1-2]。