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高聚物受熱時(shí)，可分解產(chǎn)生出揮發(fā)性可燃物，當(dāng)可燃物濃度和物系溫度足夠高時(shí)，即可發(fā)生燃燒。所以高聚物的燃燒可分為熱氧降解和正常燃燒兩個(gè)過程。顯然，使高聚物受熱的熱源熱量應(yīng)足以使高聚物分解，且分解產(chǎn)生的可燃物的濃度應(yīng)達(dá)到燃燒極限，同時(shí)物系應(yīng)被加熱到點(diǎn)燃溫度，燃燒才能發(fā)生。而已被點(diǎn)燃的高聚物在點(diǎn)燃源移走后能否繼續(xù)燃燒，則取決于燃燒過程中的熱量平衡，當(dāng)燃燒產(chǎn)生的熱量大于燃燒各階段所需的總熱量時(shí)，高聚物的燃燒將繼續(xù)進(jìn)行，否則將熄滅。

普遍認(rèn)為聚合物的燃燒是由熱源、氧氣、可燃物及自由基反應(yīng)4個(gè)要素組成。從本質(zhì)上說，聚合物阻燃作用是通過阻止或減緩其中一個(gè)或幾個(gè)要素來實(shí)現(xiàn)的。主要包括6個(gè)方面：提高聚合物熱穩(wěn)定性、捕捉自由基終止鏈反應(yīng)、形成非可燃性保護(hù)膜、吸收熱量、產(chǎn)生高密度氣體隔離層、稀釋氧氣和可燃?xì)怏w。

至今被大家確認(rèn)的阻燃機(jī)理有：固相阻燃機(jī)理、氣相阻燃機(jī)理和協(xié)效阻燃機(jī)理：

固相阻燃機(jī)理：也稱作凝聚相阻燃機(jī)理，其基本要點(diǎn)是：

（1）添加的阻燃劑能夠在固相中延緩或終止聚合物熱分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w和自由基，即兩者間存在化學(xué)反應(yīng)，且反應(yīng)在低于聚合物熱分解溫度下發(fā)生。

（2）填料型阻燃劑由于這些無機(jī)物具有較大的比熱容，因而起到蓄熱作用，又因非絕熱體，有可起導(dǎo)熱作用。因而聚合物不易達(dá)到熱分解溫度。

（3）添加吸熱后可分解的阻燃劑，能有效的阻止聚合物溫度升高而使溫度低于熱分解溫度。

（4）阻燃劑燃燒后可在聚合物表面生成多孔保護(hù)碳層，該層具有難燃、隔熱、隔氧作用，又能阻止可燃性氣體進(jìn)入燃燒氣相，致使燃燒中斷。

氣相阻燃機(jī)理：氣相阻燃是指對聚合物受熱分解產(chǎn)生的氣體的燃燒或?qū)鹧娣磻?yīng)產(chǎn)生的阻止作用，其基本要點(diǎn)是：

（1）阻燃劑受熱或燃燒過程中能生成細(xì)微粒子，這種粒子促進(jìn)燃燒過程中產(chǎn)生的自由基間相互作用，終止鏈反應(yīng)。

（2）阻燃劑在受熱分解時(shí)，能釋放出大量的惰性氣體，稀釋氧和氣態(tài)可燃物，并降低可燃?xì)怏w的溫度，終止鏈反應(yīng)。

（3）阻燃劑受熱后，只產(chǎn)生高密度蒸汽，這種蒸汽可覆蓋住聚合物分解出的可燃?xì)怏w，隔斷它與空氣和氧的接觸，從而阻止燃燒。

協(xié)效阻燃機(jī)理：為提高阻燃效率，常采用一種阻燃劑與另一種被稱為協(xié)效劑的并用，這種由兩種或以上組份組成的系統(tǒng)稱做協(xié)效阻燃系統(tǒng)。協(xié)效劑本身不一定是阻燃劑。協(xié)效系統(tǒng)的阻燃作用，往往大于由單一組份產(chǎn)生的阻燃作用之和，故也常稱為協(xié)同效應(yīng)（SE）。

阻燃效果的表征：

阻燃效果主要由自熄性和氧指數(shù)2個(gè)指標(biāo)表征。

自熄性：自熄時(shí)間越短，阻燃效果越好，單位一般用秒表示。

氧指數(shù)：即物質(zhì)燃燒需要氧氣的百分含量。分極限氧指數(shù)（LOI）和臨界氧指數(shù)（COI），常用的為LOI。

含鹵素的橡膠(如氟橡膠，氯丁橡膠，CSM及CM)燃燒時(shí)，分解出脫鹵化氫(如HCl)及可燃性碳?xì)浠衔铮擕u化氫的溫度較聚合物主鏈斷裂成小分子產(chǎn)物的溫度要低，所以一般分解氯化氫要較分解出可燃性碳?xì)浠衔镆纾?，但鹵化氫是不可燃的，可以阻隔氧氣，沖淡可燃性物質(zhì)，起到阻燃作用。因此這種物質(zhì)難燃，有自熄性，是固有的阻燃材料。在一定范圍內(nèi)，鹵素橡膠的鹵含量越高，其氧指數(shù)也越高。

阻燃體系：

可分為反應(yīng)型和添加型兩大類。

反應(yīng)型阻燃劑穩(wěn)定，阻燃作用持久，可避免噴霜、析出等問題，對高聚物物性影響小且毒性小，但操作及加工工藝比較復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用不普遍。

添加型阻燃劑是高聚物加工過程中與高聚物混合在一起。其熱分解溫度至少要高于高聚物加工成型溫度30℃，又可分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。有機(jī)阻燃劑阻燃效果好，但毒性大，不符合無煙、低毒要求。無機(jī)阻燃劑熱穩(wěn)定性好，燃燒時(shí)無有害氣體產(chǎn)生，安全性高，又可作填充劑降低成本。常用的無機(jī)阻燃劑主要有氫氧化鋁、氫氧化鎂和氧化銻等。

鹵-銻協(xié)同體系：

多數(shù)認(rèn)為其阻燃機(jī)理為高溫下三氧化二銻Sb2O3能與氯(鹵)系阻燃劑分解出的HCl反應(yīng)生成三氯化銻，其在燃燒區(qū)內(nèi)發(fā)生分解，可捕獲在氣相中維持燃燒反應(yīng)的活潑自由基，減少反應(yīng)放熱量；三氯化銻蒸汽能長時(shí)間停留在燃燒區(qū)，稀釋可燃?xì)怏w，且其蒸汽密度大，可其隔熱、隔氧作用；且其間發(fā)生鹵氧化銻的分解是吸熱反應(yīng)，可降低聚合物溫度和分解速度。

另外，在更高的溫度下660℃，Sb2O3可以氣化。

金屬氫氧化物：

無機(jī)阻燃劑安全性高，即低煙、低毒。常用的無機(jī)阻燃劑主要是氫氧化鋁和氫氧化鎂。

氫氧化鋁（ATH）：又名三水合氧化鋁，其阻燃機(jī)理是脫水、吸熱。分解放出的水不僅起到冷卻劑還可起到稀釋劑的作用。此外脫水生成的氧化鋁層，具有極高的表面積，能吸收煙和可燃物，降低材料燃燒時(shí)釋放的二氧化碳。

氫氧化鎂：其脫水反應(yīng)的溫度為340～490℃，當(dāng)受熱時(shí)，氫氧化鎂會(huì)釋放結(jié)晶水，吸收大量熱；分解產(chǎn)生的氧化鎂覆蓋可燃物表面，起到隔熱作用；水汽降低氣相區(qū)可燃物濃度。氫氧化鎂在聚合物中具有阻燃、消煙、填充功能。

與氫氧化鋁相比，氫氧化鎂的熱分解溫度高60℃，吸熱量高17％，抑煙能力也較優(yōu)，對于加工溫度高的聚合物，氫氧化鎂比氫氧化鋁更適宜。

來源：宏泰基阻燃材料，宏泰基阻燃劑。轉(zhuǎn)載請注明出處。

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