常用阻燃剂的五大类别,以及它们的阻燃机理
从床垫到电视,从儿童玩具到地毯填充物,我们的周围都是含有阻燃剂的产品。这些化学物质被添加到材料或产品中,以防止或减缓火灾的蔓延。它们可分为以下五大类:
卤系阻燃剂:在这类阻燃剂中包括氯系阻燃剂,但也许最著名的是溴系阻燃剂(BRFs)。BFRs通常用于电子工业,也用于纺织品、建筑产品和涂料。使用溴是因为它会在材料达到点火温度之前将活泼的溴原子释放到气相中,从而熄灭火焰中发生的化学反应。这可以防止燃烧的发生,也可以减缓燃烧过程,以便采取其他措施扑灭火灾。这是气相抑制方法的一个例子。这类阻燃剂的一个主要问题是,出于安全考虑,越来越多的产品禁止使用这类阻燃剂。
无机阻燃剂:许多无机化合物在阻燃体系中用作阻燃剂或催化剂。当涉及到阻燃剂时,这些材料通常必须在大浓度下使用才能达到预期的效果。另外,它们必须与其他类型的阻燃剂一起使用才能有效。例如,氧化锑本身不具有阻燃性能,但当与溴或氯系阻燃剂结合时,它们可作为增效剂。这意味着氧化锑作为催化剂,导致溴或氯的分解速度更快,从而以更快的速度将活性溴原子释放到气相中。氧化锑还与溴或氯化合物反应生成挥发性卤代锑化合物。虽然氧化锑不具有阻燃性能,但挥发性卤代锑化合物具有阻燃性能,因为它们能清除助长火灾气相的高能自由基。
可单独使用的无机阻燃剂包括铝和镁氢氧化物。这些化合物通过释放惰性气体(如水蒸气)干扰燃烧过程,形成一层保护性的炭层。
氮系阻燃剂:以马拉胺为基础的产品是最常用的氮阻燃剂类型。当三聚氰胺处于缩合相时,分子结构转变为交联结构。这种转化促进了炭的形成,从而抑制了氧气的供应。这是固相炭阻燃剂的一个例子。
膨胀涂料:包含膨胀涂料的系统的目的是通过防止燃烧来保护材料免受火灾。它们被应用于像油漆层这样的产品,这使得它们非常适合于像钢梁或木材这样的建筑材料。当受热时,这些涂层会膨胀,在材料上形成防火隔热层。该层保护材料免受高温,高温可以防止或减缓结构损伤。膨胀网涂料的常见成分包括泡沫化合物、粘合剂、酸源和碳化合物。
磷系阻燃剂:这些化合物(包括红磷阻燃剂)在化学上与材料结合,在物理上也可作为添加剂。当磷化合物受热时形成炭,从而抑制可燃气体的形成,抑制热解过程。炭的形成特别有趣的地方是,它阻碍了可燃气体的释放,同时也形成了一层保护层,保护聚合物免受火焰的高温。
许多产品结合了系统内各种类型的阻燃剂。这种方法提供了不同预防或缓解模式的益处。其中一种是磷和氯的结合。磷提供了固相炭层,氯提供了一种蒸汽层抑制方法。