20世紀80年代，意大利都靈理工大學的G.Camino教授經過長期的研究，確立并完善了以磷、氮為中心的膨脹型阻燃系統(tǒng)及其相關阻燃機理學說。此后，膨脹型阻燃劑進入了快速發(fā)展時代。

膨脹阻燃劑的阻燃機制是什么？

蔗糖和濃硫酸反應形成多孔碳層。

濃硫酸具有脫水性脫水，產生C。

然后C和濃硫酸氧化還原，產生二氧化碳和二氧化碳氣體。

反應持續(xù)，最終產生多孔炭層。看到這里，膨脹阻燃劑(IFR)的阻燃機制逐漸出現(xiàn)。是的，膨脹阻燃劑主要通過凝聚起來發(fā)揮阻燃作用。

一般來說，IFR包括碳源(通常是多羥基化合物，如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸銨)和發(fā)泡劑(如三聚氰胺)，通常通過以下反應過程形成碳層。

具體步驟:

1.在較低的溫度(約150℃，具體溫度取決于酸源和其他成分的性質)下，酸源產生能酯化多元醇和能作為脫水劑的酸。

2.在稍高于釋放酸的溫度下，酸與多元醇(碳源)發(fā)生酯化反應，而系統(tǒng)中的胺作為酯化反應的催化劑加速反應。

系統(tǒng)在酯化反應反應前或酯化過程中熔化。

4.反應過程中產生的水蒸氣和氣源產生的不燃氣使已經熔化的系統(tǒng)膨脹發(fā)泡。同時，多元醇和酯脫水碳化，形成無機物和碳殘渣，系統(tǒng)進一步膨脹發(fā)泡。

反應接近完成時，系統(tǒng)膠化固化，最終形成多孔泡沫炭層。

形成的炭化層有什么作用呢？

使熱量難以穿透到凝結相中。

可以防止氧氣從周圍介質擴散到降解的高分子材料中。

可以防止降解產生的氣體或液體產物從材料表面逸出。

補充

事實上，在膨脹阻燃劑阻燃過程中，我們還需要通過一些途徑來降低碳層下材料的可燃性，例如：

1.提高碳化率，減少抑制燃燒區(qū)可燃產品的數(shù)量。

2.提高碳層的熱阻和材料表面溫度，減少對流熱，增加輻射損失和加熱材料的熱消耗。

3.增加碳層厚度，降低碳層熱傳導率。

4.降低碳層的滲透性，增加高聚合物降解液體產物的粘度，從而降低其可移動性。

膨脹阻燃系統(tǒng)一般由酸源、炭源和氣源三部分組成

酸通常是無機酸或加熱到一定溫度后可以形成無機酸的化合物，如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸銨等；炭也稱為炭，它是形成泡沫炭化層的基礎，主要是一些含碳量高的多羥基化合物，如季戊四醇、淀粉等；氣源又稱發(fā)泡源，常用的發(fā)泡源有三聚氰胺、雙氰胺等。膨脹阻燃劑的阻燃機制如下：酸分解產生脫水劑，可與成炭劑形成酯，酯后脫水交聯(lián)形成炭，同時發(fā)泡劑釋放大量氣體，幫助膨脹炭層。厚厚的炭層提高了聚合物表面與炭表面的溫度梯度，使聚合物表面的溫度比火焰溫度低得多，減少了聚合物進一步降解釋放可燃氣體的可能性，同時隔離了外界氧的進入，從而在相當長的時間內阻燃聚合物。

怎么樣？看完這些，你對膨脹阻燃劑的阻燃機制有了更深的了解嗎？