之前有在POLYONE 的一篇技术文章,有看到使用可膨胀石墨和APP作为弹性体的阻燃剂配方的,其实其阻燃原理就是所谓的膨胀型阻燃剂原理。所谓膨胀型阻燃剂,通常是由以下几个部分组成的:
1)酸源:也称为炭化催化剂,酸源的作用是能够使含碳的一些有机物如多元醇等能够脱水;所以常用的酸源都是盐或酯如有机磷酸盐等;
2)炭源:只要是多元醇化合物、蔗糖、淀粉之类的多羟基多碳物质,当然也可以使用石墨,还有一些含碳量高的有机物如酚醛树脂等;
3)气源:通常是通过使用发泡剂在适当的温度分解,并释放出大量气体,一般多为含氮的多碳化合物,如尿素、三聚氰胺等。
膨胀型阻燃剂的阻燃机理,是指其受热时,炭化剂在炭化催化剂作用下脱水成炭,碳化物在膨胀剂分解的气体作用下形成蓬松有孔封闭结构的炭层。一旦形成,其本身不燃,且可削弱聚合物与热源间的热传导,并阻止气体扩散。一旦燃烧得不到足够的燃料和氧气,燃烧的聚合物便会自熄。此炭层经历以下几步形成:
(1)在较低的温度下酸源释放出无机酸;
(2)在稍高与释放酸的温度下,和碳源(如多元醇)发生酯化反应,体系中的起源如胺可以作为酯化反应的催化剂;
(3)体系在酯化前和酯化过程中熔化;
(4)反应产生的水蒸气和由气源产生的不燃性气体使熔融体系发泡,与此同时,多元醇磷酸酯脱水炭化,形成无机物及炭残留物,且体系进一步膨胀发泡。
(5)体系胶化和固化,形成多孔泡沫炭层。
正是这三种组分相互配合,形成了稳定的膨胀型阻燃剂体系(当然,上述三个组分和阻燃机理中,如果添加的是可膨胀石墨,那么就不需要酸源作为为炭化催化剂),由于这三种物质都是不含卤素的,所以也算是一种环保型的阻燃体系了!