膨脹阻燃體系的構(gòu)成
典型的IFR體系是由以聚磷酸銨(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)分別為酸源、碳源和氣源構(gòu)成的,?受熱時成炭劑在脫水劑的作用下脫水成炭,?炭化物在阻燃劑分解的氣體作用下形成蓬松多孔的炭層,?該炭層可以阻止聚合物與熱源之間的熱傳導和氧氣的擴散,?降低聚合物的分解溫度,?還可以防止揮發(fā)性可燃組分的擴散,進而起到阻燃的作用。
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炭源
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成炭劑是指在燃燒過程中能被脫水劑奪走水分而被炭化的物質(zhì),?成炭劑是形成泡沫炭化層物質(zhì)的基礎(chǔ)。成炭劑主要是一些含炭量高的多羥基有機化合物,?如季戊四醇、山梨醇、淀粉和含有多羥基的有機化合物等。下表列出了各種多羥基化合物的分子式、含炭量及反應率,?這些多羥基化合物主要用作膨脹型阻燃劑中的成炭劑。盡管它們的分解溫度各不相同,?但在脫水劑的存在下,?可以在低于聚合物燃燒溫度下分解。
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酸源
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酸源是IFR中最主要的成分,在受熱分解后產(chǎn)生酸性催化劑,促使聚合物脫氫成炭,同時酸性粘稠物質(zhì)覆蓋在凝聚相表面可以起到阻止傳熱和傳質(zhì)的作用。最早使用的是磷酸二銨和磷酸二氫銨,?但是因為它們有較高的水溶性而逐漸被淘汰。目前使用最多的是聚磷酸銨、磷酸銨鎂和硼酸鋅。這些物質(zhì)皆可以受熱分解產(chǎn)生磷酸及其衍生物,?實現(xiàn)酸源的主要功能。
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氣源
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氣源是指在受熱時分解釋放出大量無毒且能抑制火焰蔓延的氣體,?同時發(fā)生膨脹形成海綿狀泡沫結(jié)構(gòu)的化合物。選擇氣源的關(guān)鍵是使其分解溫度與成炭劑和脫水劑相適應,?分解溫度過低,?氣體在成炭劑成炭前釋放起不到作用;分解溫度過高,?產(chǎn)生的氣體會把炭層頂起或者吹掉,?而不能形成具有隔熱作用的泡沫炭層。常用的氣源有三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨、硼酸胺、雙氰胺甲醛樹脂、氯化石蠟等。