无机膨胀型抑烟阻燃剂

电缆料专用超细硼酸锌
1、基本性质
硼酸锌的分子式为（2ZnO·3B2O3·3.5H2O），也称水合硼酸锌，分子量434.75。

它是一种无毒、无味、无臭的白色粉末，相对密度2.67，熔点980o C，不溶于乙醇、正丁醇和丙酮，易溶于盐酸、硫酸和亚砜。

折射率为1.58~1.59，在冷水中溶解性极低，在热水中可缓慢溶解形成含1%的溶液，在300o C下长时间加热，仅失去0.7的结晶水，加热至300o C以上时，失去全部结晶水。

2、质量标准
3、应用
硼酸锌是一种环保型的无机阻燃剂，具有抑烟、无毒、廉价等优点，应用非常普遍，常作为三氧化二锑的代用品。

可广泛用于PVC、PBT、PET、PA、PP、PE、PPO等塑料中，在无卤阻燃EVA电缆料、PE、环氧树脂、丙烯酸酯和合成橡胶中，硼酸锌与氢氧化铝间也存在协效作用。

在用作电缆料的含硅聚合物中，硼酸锌本身即可用作阻燃也作
抑烟剂。

硼酸锌的另一个特点是它对很多聚合物的强度、伸长率及热老化性能没什么影响。

4.包装及贮存：
25kg内衬塑料袋，外用编织袋，贮存于阴凉干燥处。

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。

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。

第51卷第4期2020年4月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.4Apr.2020滑石粉在膨胀型透明防火涂料中的协效阻燃和抑烟作用徐志胜，谢晓江，颜龙，周寰(中南大学防灾科学与安全技术研究所，湖南长沙，410075)摘要：为了提高透明防火涂料的阻燃和抑烟性能，将滑石粉(talc)与柔性磷酸酯(PPB)反应制备一系列新型磷酸酯接枝滑石粉阻燃剂(TPPBs)，再将其与甲醚化三聚氰胺甲醛树脂(MF)复配制备透明防火涂料，并对涂层的防火性能、热稳定性、生烟特性及炭层结构进行表征。

研究结果表明：滑石粉均匀分布在基材树脂中能使涂层保持较高的透明性，并有效增强防火涂料的热稳定性、阻燃和抑烟性能；PPB 与talc 以质量比95׃5复配所制备的涂层表现出最优异的阻燃和抑烟性能，其火焰传播比值和烟密度等级最低，分别为3.1和6.2%；滑石粉的加入能增强磷酸酯的交联反应，形成更多富含磷交联结构和芳香结构以提高涂层的热稳定性和成炭量，并生成更加致密和稳定的膨胀炭层，达到较好的协效阻燃和抑烟效果。

关键词：膨胀型透明防火涂料；滑石粉；阻燃性能；抑烟性能；协效作用中图分类号：X937文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）04-0912-10Synergistic effect of talc on flame retardancy and smoke suppression properties of transparent intumescent fire-retardantcoatingsXU Zhisheng,XIE Xiaojiang,YAN Long,ZHOU Huan(Institute of Disaster Prevention Science and Safety Technology,Central South University,Changsha 410075,China)Abstract:In order to improve the flame retardancy and smoke suppression properties of transparent intumescent fire-retardant coatings,a series of polyphosphate-modified talc(TPPBs)were synthesized by the reaction of flexible polyphosphate flame retardant(PPB)and different contents of talc.Then,the obtained TPPBs were mixed with melamine formaldehyde resin(MF)to prepare transparent intumescent fire-retardant coatings.The flame retardancy,thermal stability,smoke suppression properties and char structures of the coatings were intensively investigated.The results show that the uniform dispersion of talc can achieve a high level of transparency in the coatings,and greatly enhance the thermal stability,flame retardancy and smoke suppression properties of the coatings.When the mass ratio of PPB and talc is 95׃5,the obtained MTPPB3coating exhibits the best flameDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.04.006收稿日期：2019−09−26；修回日期：2019−12−14基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51676210，51906261)；湖南省自然科学基金资助项目(2018JJ3668)；中南大学研究生自由探索创新项目(506021714)(Projects(51676210,51906261)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2018JJ3668)supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province;Project (506021714)supported by the Graduate Research and Innovation Program of Central South University)通信作者：颜龙，博士，副教授，硕士生导师，从事防火阻燃研究；E-mail ：****************第4期徐志胜，等：滑石粉在膨胀型透明防火涂料中的协效阻燃和抑烟作用retardancy and smoke suppression properties among the samples,presenting the lowest flame spread rating of3.1 and smoke density rating of6.2%.The addition of talc can promote to form more phosphorus-rich crosslinking structures and aromatic structures in the condensed phase that produce a more compact and thermally stable char layer against the fire,thus exhibiting excellent synergistic flame-retardant and smoke suppression effects.Key words:transparent intumescent fire-retardant coatings;talc;flame retardancy;smoke suppression;synergistic effect膨胀型透明防火涂料因其具有优异的防火隔热性能以及良好的装饰性能被广泛用于古建筑、现代建筑、文物保护及高档家具等领域的防火保护[1−3]。

化学膨胀型阻燃剂为制备低烟无卤环保阻燃橡胶材料提供了另一种重要途径。

膨胀型阻燃剂(IFR)是指一类以碳、氮、磷元素为核心成分的复合阻燃剂，一般由碳源(成炭剂)、酸源(脱水剂)和气源(膨胀剂)三部分组成。

传统使用的IFR为聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)三者及其衍生物并用。

IFR的阻燃机理被认为是：复合材料在燃烧时，三源间发生化学反应生成多孔膨胀炭层，该炭层实质为碳的微晶。

该炭层不易燃烧，但可以起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴等作用，从而达到阻燃的目的。

炭层形成的历程是：(1)在较低的温度下，酸源分解释放出无机酸；(2)在稍高于酸源释放酸的温度下，体系中的酸与醇发生酯化反应；(3)阻燃材料在酯化前和酯化过程中逐渐融化、变软；(4)反应过程中产生的水蒸气和气源放出的不燃性气体使整个熔融体系发泡膨胀，同时酯脱水炭化，形成无机物及碳的残渣；
(5)体系胶化和固化，形成多孔泡沫炭层，反应结束。

上述各步反应几乎同时发生，但又须按严格的顺序进行，如果其中任何一个反应不能适时进行就不能起到膨胀阻燃的作用。

1 无卤无机阻燃剂（1）氢氧化铝。

氢氧化铝[Al（OH）3]即三水合氧化铝，其用量占阻燃剂使用总量的40%以上。

Al（OH）3本身具有阻燃、消烟、填充三个功能，因其不挥发，无毒，又可与多种物质产生协同阻燃作用，被誉为无公害无机阻燃剂。

但是，Al（OH）3有添加量大的缺点，通常需要加入50%以上才能显示很好的阻燃效果。

为克服这一缺点，可采用改进造粒技术，向超细化方向发展，使粒度分布变窄；改进包覆技术，以改善其在聚合物中的分散性；用大分子键合方式处理等方法进行。

Al（OH）3的阻燃机理是：（a）向聚合物中添加ATH，降低了可燃聚合物的浓度；（b）在250℃左右开始脱水、吸热、抑制聚合物的升温；（c）分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气的浓度，可阻止燃烧进行；（d）在可燃物表面生成Al2O3，阻止燃烧。

（2）氢氧化镁。

氢氧化镁是目前发展较快的一种添加型阻燃剂，低烟、无毒、能中和燃烧过程中的酸性、腐蚀性气体，故是一种环保型绿色阻燃剂。

其阻燃机理与Al（OH）3相似。

与Al（OH）3相比，Mg（OH）2的分解温度比Al（OH）3高100-150℃，可用于加工温度高于250℃的工程塑料的阻燃，且还有促进聚合物成炭的作用，但要达到一定的阻燃效果，添加量需要在50%以上，对材料的性能影响很大。

为减少聚合物中Mg（OH）2的添加量，一种办法是将Mg（OH）2颗粒细微化，另一种方法是采用包覆技术对Mg（OH）2表面进行改性，以提高其与聚合物的相容性。

（3）红磷。

红磷是一种性能优良的阻燃剂，具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果，但易吸潮、氧化、并放出剧毒的气体，粉尘易爆炸，呈深红色，因此使用受到很大的限制。

为了解决上述一些缺点，对红磷进行表面处理是研究的主要方向，其中微胶囊化是最有效的方法。

目前国际市场上已经有多种型号的微胶囊红磷产品，国内也进行了大量的研究，一般使用氢氧化铝、金属硫酸盐、合成树脂为包囊壁材，但是推向市场的并不多。

三氧化钼阻燃抑烟原理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述三氧化钼是一种常用的阻燃抑烟剂，具有良好的阻燃性能和抗烟雾特性。

它在许多行业中广泛应用，如建筑材料、电子产品和航空航天等领域。

本文旨在深入探讨三氧化钼的阻燃抑烟原理以及其在实际应用中的潜力。

1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、三氧化钼阻燃抑烟原理、理论说明、实验验证与应用案例以及结论。

在引言部分，我们将对本文进行概述，并介绍文章的结构框架。

1.3 目的本文的目的是介绍三氧化钼作为一种阻燃剂和抑烟剂的原理，并通过对相关实验结果和应用案例进行解析，展示其优越性和广泛适用性。

同时，我们还将对其他阻燃抑烟原理进行探讨与比较，以期提供更全面的视角和参考依据。

最后，在总结部分，我们将简要总结所得结论，并展望未来发展方向。

2. 三氧化钼阻燃抑烟原理2.1 阻燃机制三氧化钼（MoO3）是一种常用的无机阻燃剂。

在火焰中，它能起到阻止火势蔓延的作用。

三氧化钼能够与火焰中的自由基发生反应，并通过吸收热量、催化分解和形成保护层等方式来降低火灾事故发生及蔓延的可能性。

首先，三氧化钼可以吸收环境中大部分的紫外光和可见光，从而减轻了火焰产生的光强度，防止光线直接与可燃物相互作用引发进一步燃烧。

其次，当三氧化钼颗粒进入火焰区域时，高温会使其发生分解反应，释放出大量水分子，在净化空气和降低温度方面起到重要作用。

此外，三氧化钼还能起到催化剂的作用，加速可燃物质分子间的反应速率，在火焰中促使有机物质分子裂解，并形成稳定且难以点燃的产物。

最后，当三氧化钼与燃烧物接触时，它会在表面形成一层稳定且难以燃烧的膜层，阻止火势进一步蔓延。

这种膜层能够抑制燃烧物质的挥发和氧化，并对各种气态、液态和固态燃料起到有效的阻隔作用。

2.2 抑烟机理除了阻止火势蔓延外，三氧化钼还能够有效地抑制火焰产生的大量有害气体和有毒烟雾。

首先，三氧化钼可以中和并吸附火焰中的有害气体，如一氧化碳、硫化物等。

细微之处见真情，纳米改性两相亲！超微细硼酸锌（FB ）产品性能：硼酸锌(Zinc Barate)，简称FB 阻燃剂，分子式2zno．3B2o3．3.5H2O，分子量：434.5，比重：2.36，折光率：1.580-1.599，外观为白色粉末，不溶于水和一般有机溶剂，熔解温度大于570℃，是无毒、无味、无腐蚀和刺激性的无机阻燃剂，具有阻燃、抑烟、促进成碳和防止熔滴等功能，超细硼酸锌由于粒度小、比重小、分散性好的特点，是目前避免二次污染最理想的高效无卤环保阻燃产品。

技术指标：项目指标外观白色粉末氧化硼(B 2O 3)%45.0－48.0氧化锌(ZnO)%37.0-40.0灼烧失重%13.5－15.5外表水%≤ 1.0D50（平均粒度）3-5um 阻燃机理：1、硼酸锌受热至300℃以上，即释放出结晶水，吸收大量热能，降低燃烧面温度。

2、释放出的水分，稀释空气中的氧，抑制灼烧反应。

3、最终生产的B 2O 3玻璃状薄膜，覆盖于聚合物上，起隔热阻氧的作用。

4、与有机卤化物复配，在燃烧温度下，FB 分解并与卤素生成ZnX 2、ZnX、H 3BO 3(X＝C1、Br)覆盖于燃烧物表面，隔绝了空气。

并且BX 3在燃烧时，放出的HX 对阻止高活性自由基之间的链锁反应有催化作用，从而达到比单用FB 更好的阻燃效果。

产品用途：1、广泛用于橡胶和PVC、ABS 等塑料、氯化聚乙烯、化纤、涂料、油漆、篷布等行业中，如：阻燃酚醛塑料、阻燃涂料、阻燃聚氯乙烯电缆护套料、橡胶配件、电梯电缆、电缆塑料护套、电器塑料、地毯、电视机外壳、船舶涂料和纤维织物中。

2、它与氢、溴、氧化锑及氢氧化铝都有协同效应，可代替有毒的三氧化二锑。

3、可有效的单独做阻燃剂使用，可降低硼盐类引发的毒性，同时可保持高活性。

膨胀阻燃剂阻燃机理一、引言膨胀阻燃剂是一种新型的阻燃材料，其主要作用是通过吸收和释放水分来形成膨胀层，从而起到阻燃的效果。

膨胀阻燃剂具有环保、低毒、高效等特点，在建筑、交通运输等领域得到广泛应用。

本文将会详细介绍膨胀阻燃剂的机理。

二、膨胀阻燃剂的分类根据不同的化学组成和特性，可以将膨胀阻燃剂分为以下几类：1. 磷系膨胀阻燃剂磷系膨胀阻燃剂是目前应用最广泛的一种，其主要成分是含氮、含氧的有机物和无机盐。

在高温下，这些物质会产生氮氧化物和水，在加入适量的碱性金属盐后，会发生化学反应生成稳定的多孔结构，从而形成了一个具有良好隔热性能和低导电性能的保护层。

2. 氢氧化铝型膨胀阻燃剂氢氧化铝型膨胀阻燃剂主要是由氢氧化铝和一些助剂组成，其主要机理是在高温下，氢氧化铝会分解产生水和氧气，从而形成一个多孔的保护层。

此外，它还具有良好的耐火性能和耐腐蚀性能。

3. 硅酸盐型膨胀阻燃剂硅酸盐型膨胀阻燃剂主要是由硅酸盐和一些助剂组成，其主要机理是在高温下，硅酸盐会分解产生二氧化硅和水，在加入适量的碱性金属盐后，会发生化学反应生成稳定的多孔结构。

三、膨胀阻燃剂的机理1. 膨胀机理当材料受到火焰的侵袭时，膨胀阻燃剂中的水分会被释放出来。

在高温下，这些水分会迅速转化为水蒸气，并与其他物质产生反应。

例如，在磷系膨胀阻燃剂中，含有氮、磷等元素的有机物会在高温下分解产生氮氧化物和水，然后与金属盐发生反应生成稳定的多孔结构。

这些多孔结构具有良好的隔热性能和低导电性能，可以有效隔离火源。

2. 阻燃机理膨胀阻燃剂中的化学成分可以通过吸收和释放水分来形成膨胀层，从而起到阻燃的效果。

例如，在磷系膨胀阻燃剂中，含有氮、磷等元素的有机物可以在高温下分解产生氮氧化物和水，然后与金属盐发生反应生成稳定的多孔结构。

这些多孔结构具有良好的隔热性能和低导电性能，可以有效隔离火源。

3. 炭化机理当膨胀阻燃剂受到火焰侵袭时，其中的有机物会发生裂解并形成碳化物。

无机阻燃剂阻燃机理为提高沥青材料的阻燃性能，最初的尝试是采用高分子材料常用的卤系阻燃剂，尽管卤系阻燃剂具有无可比拟的高效性，但因其但其在燃烧过程中会生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体，对环境和人体不可忽视的危害，而逐渐被束之高阁。

因此，研制无卤、无毒、低烟、高效的环境友好型无机阻燃剂就成为我国当前阻燃研究的热点之一。

无机阻燃剂一般都是靠气相或凝聚相阻燃机理发挥阻燃作用，其阻燃机理可以归纳为以下几个效应。

(1)无机阻燃剂的“冷却效应”某些无机阻燃剂，如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙及层状双氢氧化物等，在受热时会发生分解，这类分解反应会产生一定量的水并在分解过程中吸收部分燃烧释放的热量，因此可以有效降低燃烧材料的表面温度而使聚合物的降解速率减慢，减少可燃物的产生并有效降低燃烧进程。

(2)无机阻燃剂的“稀释效应”首先由于无机阻燃剂一般填充量较大，稳定性好，不易挥发，可对固相聚合物进行包裹和稀释，提高了混合体的阻燃性能；其次多数无机阻燃剂在燃烧过程中由于分解反应等都可释放出H2O、N2、CO2、NH3等非可燃性气体，这些气体可以起到稀释聚合物表面可燃性挥发分和氧气浓度的作用而使得燃烧进程无法进行，起到气相阻燃效果；(3)无机阻燃剂的“隔断效应”隔断效应属于凝聚相阻燃机理的范畴，凝聚相包括两种：一种是促进聚合物表面的炭化，形成固态的耐热阻隔层，另一类是分解生成不挥发的黏稠液体或耐热的固体粉末对沥青进行裹附。

无机阻燃剂的阻燃过程这两类均包括在内。

无机阻燃剂的热解产物可促进聚合物表面的炭化，使聚合物表面迅速脱水炭化形成碳化层阻隔层隔断聚合物与空气间的气体与热量的交换；另一方面无机阻燃剂在燃烧温度下会分解生成耐热的固体氧化物粉末或不挥发的黏稠液体包覆在聚合物表面，这种致密保护层也起到了隔断热和气体交换的作用。

(4)无机阻燃剂的“抑烟效应”无机阻燃剂除在抑制点燃及控制燃烧过程的效果外还具有极佳的抑烟效应，这是由于金属氢氧化物等无机阻燃剂阻燃作用在燃烧发生后主要以吸收或隔离空气控制燃烧进程为主，燃烧进程进行缓慢且阻燃剂分解所释放的水汽可以稀释或吸收大量烟气，故具有较好的消烟作用；而目前常用作消烟剂的无机钼类化合物的抑烟是通过Lewis酸机理的催化原理，使聚合物在燃烧时不能通过环化反应生成芳香族环状结构，而此环状结构化合物是烟的主要组成部分。