阻燃劑為非含鹵磷酸酯一種,具有增塑性,耐熱性較好,主要用于聚氯乙烯樹脂。是一類可能阻止聚合物燃燒、降低燃燒速度或提高著火點的助劑。
物質燃燒的三要素是可燃物、氧氣和熱能,三者缺一不可。因此,只要去除上述條件之一,就可阻止燃燒阻燃劑的作用機理較復雜,至今仍有一些不能解釋,一般考慮以下4種理論。
1) 覆蓋層理論
阻燃劑在高溫下能在纖維表面形成覆蓋層,具有隔絕作用,一方面阻止外界氧氣供應,另一方面阻止可燃氣體向外擴敝,從而達到阻燃目的。如鹵化磷(R4PX)受熱分解生成磷(R3P)。磷被氧化生成磷氧化物(R3PO),再進一步分解生成聚磷酸鹽玻璃體。此玻璃體在聚合物表面形成一層保護層,使燃燒與空氣隔絕,達到阻燃目的。
2) 不燃性氣體理論
阻燃劑受熱分解產生的不燃性氣體稀釋了聚合物受熱分解產生的可燃性氣體濃度,或捕捉活潑的游離基而產生阻燃作用。
3) 吸熱理論
阻燃劑在高溫下發生吸熱反應,從而降低溫度,阻止燃燒蔓延。氫氧化鋁具備這種功能。帶有3個結晶水的氫氧化鋁既是聚合物的填充劑,又是無毒、阻燃劑(燃燒時無有毒、有害氣體釋放)。
由于燃燒時大量燃燒熱被吸收,降低了聚合物溫度,從而減緩了分解蒸發和燃燒。此外由于聚合物加入40份以上氫氧化鋁填料,聚合物在材料中的比例減少,這也有利于提高聚合物的難燃性。
4) 催化脫水理論
阻燃劑在髙溫下產生脫水劑,使聚合物脫水炭化,從而減少可燃性氣體的產生。如用磷酸鹽或重金屬鹽的水溶液浸漬過的纖維素,干燥后在加熱時炭化變焦,難以引起生產火焰的燃燒,原因是磷酸鹽引起了纖維素脫水反應,從而促進了單質炭的生成。
總之,聚合物從分解到燃燒,阻燃劑在聚合物中的阻燃作用實際上是一個十分復雜的過程,影響因素很多,實際應用時要綜合考慮。