阻燃（FR）塑料對于我們每天使用的設備必不可少，為防火提供了有價值的工具，但是它們的技術(shù)很復雜,。盡管某些樹脂具有固有的阻燃性,，但其他樹脂則需要特殊的添加劑，以最大程度地減少煙霧和火焰的傳播,。

阻燃劑-作用機理與化學作用

阻燃劑（FR）是為了抑制/延緩塑料著火/燃燒而添加的化合物。為了防止燃燒,，有必要設計一種熱穩(wěn)定的聚合物,，該聚合物在熱應力下分解為可燃氣體的可能性較小。

但是,，熱穩(wěn)定的聚合物可能表現(xiàn)出性能限制,，并且通常太昂貴并且難以加工。因此,，制造商添加了各種阻燃劑以賦予塑料阻燃性,。

添加劑與反應性阻燃劑

與聚合物一起使用的阻燃劑 有幾種化學類別，包括溴化阻燃劑,，有機磷阻燃劑,，基于三聚氰胺的阻燃劑，金屬氫氧化物FR等,。除這些化學類別外,，還有其他阻燃劑可以摻入聚合物中。它們可用作添加劑和反應性阻燃劑,。

兩種類別都可能在很大程度上影響不同聚合物的相似性能,，例如粘度，柔韌性,，密度等,。下表中列出了反應性阻燃劑和添加劑阻燃劑的某些特性，以便更好地了解其各自的特性,。

為什么要使用阻燃劑,？阻燃劑直接有助于挽救生命

在大多數(shù)情況下，聚合物會引發(fā)或蔓延火災,，因為作為有機化合物,，當暴露于熱時，它們會分解為揮發(fā)性可燃產(chǎn)品,。

但是,，在許多領域，例如電氣,，電子,，運輸，建筑等，聚合物的使用受到其易燃性的限制,，無論其使用帶來的好處的重要性如何,。

目前合成聚合物的擴散大大增加了“火災危險 ”和“火災隱患 ”，分別是發(fā)生火災的可能性及其對人或建筑物的后果,。

為了滿足這些法律要求,，需要在聚合物中添加阻燃劑。為了增加人員的逃生時間,，這些添加劑的作用是：減慢聚合物燃燒和降解（滅火）,、減少煙霧排放、避免滴落,。

法規(guī)的嚴格程度取決于逃避環(huán)境所需的時間,！

使用阻燃劑的防火

阻燃劑的目標是通用的，可以在以下各項中簡單說明：防止火勢或阻止火勢蔓延,，即閃光,。控制可燃物品的著火性能,，提供滅火,。

隨時間閃光與阻燃用途

在著火的情況下，使用阻燃劑會大大增加可用的逃生時間,。保護乘員免受火災影響,，及時提供緊急通知，保護逃生路線,，在必要和可能的地方提供避難所,。

煙霧釋放與火勢蔓延

阻燃劑的使用減少了火焰的蔓延，因此產(chǎn)生煙霧的速率增加,。更少的煙霧產(chǎn)生會增加可用的逃生時間,。最小化火的影響，按租戶,，入住人數(shù)或最大面積進行分隔,。維護財產(chǎn)的結(jié)構(gòu)完整性，提供共享屬性的繼續(xù)操作,。

火災初期要維護的功能示例

支持消防業(yè)務

提供識別火災地點的信息,，提供與避難區(qū)的可靠通信，提供消防部門的訪問,，控制,，通信和選擇。

為了防止火災或阻止火災的蔓延和蔓延,，材料和產(chǎn)品性能測試用于對代表系統(tǒng)中主要燃料的物品的燃燒性能設置限制,。大部分消防安全要求包括材料防火性能測試標準,，以阻止其增長和擴散?；谠u估單個材料著火性能的測試方法,，測試方法通常基于火焰蔓延速度的測量,。

下表簡要列出了阻燃和耐火特性：

阻燃劑作用機理

火災是三個因素的結(jié)果：熱,、燃料、氧

熱量通過聚合物的熱解產(chǎn)生易燃氣體,。然后,，這些氣體和氧氣之間的適當比例導致聚合物著火。燃燒導致熱量散發(fā)出來（增量H1）并反饋（增量H2）,。該熱反饋使聚合物熱解并保持燃燒。

為了限制該燃燒循環(huán)的建立,，必須去除一種（或幾種）成分,。為了打破這個燃燒循環(huán)，有幾種技術(shù)可用,。

阻燃劑必須抑制甚至抑制燃燒過程,。取決于聚合物和防火測試，阻燃劑會干擾燃燒過程的一個或幾個階段：加熱,，分解,，著火，火焰蔓延,，冒煙過程,。

阻燃劑的作用是: 在凝聚 / 氣相中發(fā)生化學反應，以及 / 或物理反應

但是,，我們必須記住,，它們都發(fā)生在一個復雜的過程中，同時發(fā)生了許多同時反應,。讓我們深入了解它們的作用機理：

a.化學效應（凝聚相）在冷凝階段,，可以發(fā)生兩種類型的反應：

阻燃劑可加速聚合物的分解。這導致聚合物明顯流動,，從而減少了火焰的沖擊,，火焰消失了。阻燃劑會在聚合物表面形成一層碳（炭化）,。例如通過阻燃劑的脫水作用在聚合物中產(chǎn)生雙鍵而發(fā)生,。這些過程通過環(huán)化和交聯(lián)過程循環(huán)形成碳質(zhì)層。

炭化膨脹形成

膨脹

通過膨脹的阻燃聚合物本質(zhì)上是凝聚相機理的特例,。在這種情況下,，活性發(fā)生在冷凝相中,，而氣相中的自由基捕集機理似乎不起作用。

在膨脹階段,，產(chǎn)生的燃料量也大大減少,，并形成炭而不是可燃氣體。然而,，膨脹型炭在此過程中具有特殊的積極作用,。它構(gòu)成了雙向屏障，既阻止了可燃氣體和熔融聚合物通過到火焰中,，又阻止了聚合物受到火焰熱的影響,。

盡管在過去15年中開發(fā)了許多膨脹系統(tǒng)，但它們似乎都基于以下3種基本成分的應用：

一種“催化劑”（酸源）,，炭化劑和發(fā)泡劑（特殊）,。

結(jié)合了導致膨脹作用的最后三種成分的添加劑是可商購的。但是,，膨脹型制劑可以簡單地開發(fā)出來,，并且比某些商業(yè)級產(chǎn)品更適合某些特定應用。下表1總結(jié)了常用的催化劑,，炭化劑和發(fā)泡劑,。

1. b.化學效應（氣相）

阻燃劑或其降解產(chǎn)物阻止了在氣相中發(fā)生的燃燒過程的根本機理。因此,，在火焰中發(fā)生的放熱過程被停止,，系統(tǒng)冷卻，可燃氣體的供應減少,，最終被完全抑制,。 高反應性自由基HO·和H·可以在氣相中與其他自由基發(fā)生反應，例如由阻燃劑降解導致的鹵化自由基X·,。生成的反應性自由基較少,，從而降低了燃燒動力學。（請參見下圖）

火焰抑制研究表明,，其有效性降低如下：HI> HBr> HCl> HF

鹵代阻燃劑的作用機理

通常使用溴化化合物和氯化有機化合物,，因為碘化物在加工溫度下是熱不穩(wěn)定的，并且氟化物的有效性太低,。選擇取決于聚合物類型,。鹵化阻燃劑在加工條件下的行為（穩(wěn)定性，熔融性,，分布性等）和/或?qū)λ貌牧系男阅芎烷L期穩(wěn)定性的影響是必須考慮的標準,。

此外，特別推薦使用在聚合物降解為可燃揮發(fā)性產(chǎn)品的相同溫度范圍內(nèi),，能在火焰中產(chǎn)生鹵化物的添加劑,。然后,，燃料和抑制劑都將根據(jù)“在正確的時間在正確的位置”原則到達氣相。

最有效的阻燃（FR）聚合物材料是鹵素基聚合物（PVC,，CPVC,，F(xiàn)EP，PVDF ...）和添加劑（CP,，TBBA,，DECA，BEOs ...）,。但是,，防火性能的提高取決于防火測試的類型，即應用,。

它們完美地說明了先前描述的化學作用方式,。燃燒動力學機制的嚴重擾動導致不完全燃燒。

與三氧化二銻（Sb2 O 3）協(xié)同作用

為了有效捕獲自由基,，需要以氣態(tài)氣相到達火焰,。三氧化二銻的加入允許形成揮發(fā)性的銻物質(zhì)（鹵化銻或鹵氧化銻），通過下面提出的一系列反應可通過抑制H *自由基來中斷燃燒過程,。該現(xiàn)象解釋了鹵代化合物與Sb 2 O 3之間的協(xié)同作用,。

對于大多數(shù)應用,，這兩種成分均存在于配方中,。

2.物理影響，形成保護層

這些添加劑可以通過外部熱流形成一個低熱導率的屏蔽層,，從而減少熱源對材料的傳熱,。然后降低聚合物的降解速率，減少“燃料流”(材料降解產(chǎn)生的熱解氣體) ,，為火焰提供燃料,。

磷添加劑的作用也是一樣的。它們的熱解產(chǎn)生熱穩(wěn)定的多聚磷化合物,，形成保護性玻璃屏障,。使用硼酸基添加劑、硼酸鋅或低熔點玻璃也可以觀察到同樣的機理,。

圖一: 形成保護層抑制,，燃燒和揮發(fā)

冷卻效應

添加劑的降解反應會影響燃燒的能量平衡。該添加劑可以使內(nèi)熱降解,，使基材冷卻到低于維持燃燒過程所需的溫度,。不同的金屬氫氧化物遵循這一原則，其效率取決于聚合物中的含量,。

稀釋

加入惰性物質(zhì)(例如滑石粉或白堊等填料)和添加劑(在分解過程中演變?yōu)槎栊詺怏w) ,，使燃料在固相和氣相中稀釋,，使氣體混合物的點火下限未達到。在最近的工作中,，大量灰分(由某些硅基填料產(chǎn)生)的隔離作用已經(jīng)在阻燃體系中得到證實,。

此外，它還突出了一個相反的效果,，即填充材料的熱導率增加了本體中聚合物的熱降解,。