反應(yīng)型阻燃劑的阻燃機理

根據(jù)使用原理之間的差別，阻燃劑可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑通常以物理方法添加入聚合物中，使用起來經(jīng)濟簡便，但它通常與聚合物相容性較差，需較大的使用量才能達到良好的阻燃效果，并存在降低高分子材料機械性能上的不足。

與添加型阻燃劑原理不一樣，反應(yīng)型阻燃劑可以跟單體產(chǎn)生共聚物或者是對高分子完成接枝反應(yīng)，因而能夠讓材料具有長久阻燃性。并且反應(yīng)型阻燃劑對高分子材料的機械力學性能影響小，僅需少許就可以達到良好的阻燃效果，是當前阻燃劑熱門話題。

一、反應(yīng)型阻燃劑的阻燃機理

高分子材料的燃燒過程是具有多相反應(yīng)化的復雜性過程，既伴隨物理變化，又存在化學變化。反應(yīng)型阻燃劑在不同的阻燃體系中展現(xiàn)出了各種不同的阻燃機理，這是因為阻燃劑本身的成分差異和不同聚合物的材料特性所造成的。但是就大部分的情況來說，反應(yīng)型阻燃劑的阻燃機理可以在劃分為氣相機理和凝聚相機理兩大類。

1、氣相機理

與燃燒過程對應(yīng)，反應(yīng)型阻燃劑的氣相阻燃機理不僅包括物理作用還包括化學反應(yīng)的作用，很多時候是兩者發(fā)揮的協(xié)同作用。

物理作用主要表現(xiàn)在部分反應(yīng)型阻燃劑能夠吸收環(huán)境中的熱量發(fā)生分解并釋放出來如N2、氨氣和二氧化碳和不可燃氣體，這些氣體一般可以在稀釋聚合物材料裂解處或者火焰中心區(qū)域的可燃性氣體，使之濃度降低到燃燒極限下，從而實現(xiàn)阻止材料繼續(xù)燃燒的效果。

有時候一些不可燃性氣體還具備散熱的作用，能夠降低周圍環(huán)境的溫度?；瘜W作用則主要表現(xiàn)在自由基的捕捉機理上，比如有些磷系阻燃劑可以在溫度較高的環(huán)境中釋放出來相關(guān)的自由基與有利于燃燒進行的H.和OH.發(fā)生反應(yīng)，在這樣的情況下就可以抑制燃燒的鏈反應(yīng)，較大幅度地減少火焰釋放的熱量。

2、凝聚相機理

反應(yīng)型阻燃劑的阻燃機理在凝聚相有多種作用模式，一般成炭的作用是最為普遍的模式。反應(yīng)型阻燃劑一般可以較大程度的地增加聚合物的成炭量，尤其是含氧高分子，如環(huán)氧樹脂、纖維素等。

炭層一般產(chǎn)生于氣相和凝聚相的邊界區(qū)域，具有較強的保護作用，可以看做是一道保護屏障，阻止空氣中的氧傳送和熱量輸送，達到抑制可燃氣體產(chǎn)生的效果。以阻燃劑在棉織物方面的應(yīng)用舉例，自身在凝聚相中使纖維大分子鏈的熱裂解反應(yīng)歷程發(fā)生變化，并推動了脫水、交聯(lián)等反應(yīng)地進行，逐漸形成炭層，在這個過程中增加了碳殘渣量并且可燃氣體的量也有所下降。

反應(yīng)型阻燃劑不但可以增加碳殘量，還能促進碳的抗氧化，阻止碳被完全氧化成二氧化碳，從而降低氧化作用所釋放熱量。除成炭作用外，反應(yīng)型阻燃劑在凝聚相的作用模式比較復雜，還包含自由基抑制、熔融高分子黏度影響機制及其表面涂層作用等多個方面。

一般情況下，反應(yīng)型阻燃劑在阻燃材料中主要作用是在聚合物燃燒時生成不可燃氣體，稀釋可燃氣體的濃度，進一步降低材料在燃燒和分解時的熱效應(yīng)，并且提高炭化作用的量，阻礙氧和熱量的傳遞。除此之外，有的高分子材料在經(jīng)反應(yīng)型阻燃劑處理后，其引燃溫度呈現(xiàn)出較大程度的地提升，達到了阻燃的效果。