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大家好，我是老臺

20世紀80年代，意大利都靈理工大學的G.Camino教授經(jīng)過較長時間的研究工作，建立并完善了以磷、氮元素為主的膨脹型阻燃體系及其相關阻燃機理學說。此后，膨脹型阻燃劑進入高速發(fā)展時代。不過就在昨天，我聽到有人這樣問我：

“膨脹型阻燃劑阻燃機理到底是怎樣的”

這讓我意識到可能有些朋友對膨脹型阻燃劑阻燃機理還沒有深刻的了解，所以我決定要對這個問題做一次認真的解答。在解答這個問題之前，我們先看一段30s小視頻。

蔗糖與濃硫酸的反應生成多孔炭層

濃硫酸具有脫水性，會把蔗糖脫水，同時生成C。

然后C和濃硫酸發(fā)生氧化還原反應，生成CO2和SO2氣體。

反應持續(xù)進行，最終生成多孔炭層。看到這里，膨脹型阻燃劑（IFR）的阻燃機理就漸漸浮現(xiàn)了。沒錯，膨脹型阻燃劑就是主要通過凝聚相發(fā)揮阻燃作用的。

IFR一般包括炭源（常為多羥基化合物，如季戊四醇）、酸源（如聚磷酸銨）及發(fā)泡劑（如三聚氰胺），它們通常經(jīng)過以下反應過程形成炭層。

具體步驟：

1、在較低溫度(150攝氏度左右，具體溫度取決于酸源和其他組分的性質)下，由酸源產(chǎn)生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸

2、在稍高于釋放酸的溫度下，酸與多元醇(碳源)進行酯化反應，而體系中的胺則作為此酯化反應的催化劑，加速反應進行

3、體系在酯化反應前或酯化過程中熔化

4、反應過程中產(chǎn)生的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡。與此同時，多元醇和酯脫水碳化，形成無機物及炭殘余物且體系進一步膨脹發(fā)泡

5、反應接近完成時，體系膠化和固化，最后形成多孔泡沫炭層

我們再來看另一段30s小視頻：

膨脹型阻燃劑高溫成炭

? 使熱難于穿透入凝聚相

? 可阻止氧從周圍介質擴散入正在降解的高聚合物材料中

? 可阻止降解生成的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物逸出材料表面

其實在膨脹型阻燃劑阻燃過程中，我們還需要通過一些途徑來降低炭層下材料的可燃性，例如：

1、增加碳化率，降低抑制燃燒區(qū)的可燃性產(chǎn)物的量

2、提高炭層的熱阻和材料表面溫度，減少對流給熱量，增加輻射損失和加熱材料的熱耗量

3、增加炭層厚度和降低炭層的導熱率

4、降低炭層的滲透性，增加高聚合物降解液態(tài)產(chǎn)物的黏度，以降低其或活動性

怎么樣，看完這些之后的你，是不是對膨脹型阻燃劑的阻燃機理有了更深刻的理解了呢？