阻燃劑的作用

2020-04-30

        

    阻燃劑是用以提高材料抗燃性,即阻止材料被引燃及抑制火焰傳播的助劑。阻燃劑主要用于阻燃合成和天然高分子材料(包括塑膠、橡膠、纖維、木材、紙張、塗料等,但主要是塑料)。含有阻燃劑的材料與未阻燃的同類材料相比,前者不易被引燃,能抑制火焰傳播,可以防止小火發展成災難性的大火,大大降低火災危險,有助於各種劑品安全地使用。例如,電視整機的燃燒試驗結果表明,如電視機外殼以UL94 V-0級阻燃的HIPS製造時,則無論引火源為小粒狀燃料(質量0.15g),還是家用蠟燭(質量14g),電視機外殼引燃片刻後,火焰即自行熄滅,外表僅表面輕微受損(對小粒狀燃料)或損傷後度僅20mm(對家用蠟燭)。但如電視機外殼以UL94 V-0阻燃級的HIPS製造,則電視機即使接觸到小粒狀燃料引火源也會燃燒,且火勢很快蔓延。

    

    為了使被阻燃基材達到一鼎的阻燃要求,一般需加入相當量的阻燃劑,這有時會在一定程度上降低材料的某些性能。因此,人們應當根據材料的使用環境及使用需求,對材料進行適當程度的阻燃,而不能不分實際情況,一味材料具有過高的阻燃級別。換言之,應在材料阻燃性及其他使用性能間求得最佳的綜合平衡。

    

    此外,在提高材料阻燃性的同時,應盡量減少材料熱分解或燃燒時生成的有毒和腐蝕性氣體量及煙量,因為它們往往是火災中最先產生且最具危險性的有害因素。據統計,火災中的死亡事故,有80%左右是由于有毒氣體和煙引起窒息造成的。所以,阻燃技術的重要任務之一是抑煙、減毒,應力求使被阻燃材料在這方面優於或相當於未阻燃材料。由於這個原因,目前的抑煙技總是與阻燃劑相提並論的。也就是說,當代“阻燃”的含義也包括抑煙。

    

    近年的研究證明,高分子材料的阻燃和抑煙,減毒是可以同時實現的。1987年,美國國家標準局(NBS,現改為美國國家技術和標準研究院,NITS)比叫了下述5種典型塑料製品的阻燃試樣及未阻燃試樣的火災危險性:①聚苯乙西電視機外殼;②改性聚苯醚電子計算機外殼;③聚氨酯泡沫塑料軟椅;④帶聚乙烯絕緣層和橡膠護套的電纜;⑤不飽和聚酯玻璃鋼電路板。

    

    試驗的測定結果是:①發生火災後可供疏散人口和搶救材產的時間,阻燃試樣為未阻燃試樣的15倍;②材料燃燒時的質量損失速度,阻燃試樣不到未阻燃試樣的1/2;③材料燃燒時的放熱速度,阻燃試樣僅為未阻燃試樣的1/4;④材料燃燒生成的有毒氣體量(換算成CO計),阻燃試樣僅為未阻燃試樣的1/3;⑤阻燃試樣與未阻燃試樣兩者燃燒時生成的煙量相差無幾,且阻燃材料並不生成極其有毒的或不尋常的燃燒產物。試驗結果表明,只要制被阻燃材料的配方和工藝合理,阻燃材料的火災安全性在很多方面都比未阻燃的同類材料要高,前者燃燒時煙和有毒氣體的昇成量可比後者低。人們有時認為,高分子材料添成阻燃劑後,材料燃燒時的生煙量和有毒氣體量會增高,這是根據現行的一些小實驗裝置測定結果得出的概念。這類裝置測定的往往是材料單位質量或單位面積所產生的煙或有毒體量,旦火災現場形成的煙和有毒氣體的總量,則與火災中被燃燒的材料總量有關,因為阻燃材料的火焰傳播速率低,所以材料的燃燒面積小,產生的煙及有毒氣體的總量少。由下面的例子即可很好地說明這一點。

   

    有兩種材料A和B,B的煙密度及毒性指數均為A的2倍,但A的火焰傳播速率為B的2倍。現采用它們作為地板材料,當發生火災時,在時間t時,B的燃燒面積應為1/4πx2t2(x是材料B的火焰傳播速率),而A的燃燒面積應為πx2t2,即A的燃燒面積為B的4倍,盡管A的煙密度及毒性指數僅為B的1/2,但A產生的煙和有毒氣體的總量則可能達到B的2倍。而且,阻燃材料的煙密度及毒性指數不一定比同類未阻燃材料高,而材料的火焰傳播速率及釋熱速率則可由于阻燃劑的使用而大幅度降低。例如對ABS及HIPS,阻燃者的釋熱速度可為未阻燃者的1/2左右。釋熱速率的降低可有效地降低火災環境溫度和火災傳播速度,進而使火災現場煙和有毒氣體的生成量減少。

    

    現在,人們日益認識到,採用阻燃材料是防止和減少火災的戰略性措施之一,一些國家的實踐也證明了這一點。近年來,我國很多專家也多次呼籲,為了降低危害,必須對易燃和可燃材料進行阻燃處理。毫無疑問,阻燃劑及阻燃材料的研究、生產和應用,是關係到“環境和人類”的重大舉措。而且可以預言,無論在全球範圍內還是在我國,“阻燃”都面臨一個蓬勃發展的前景,並且將被愈來愈多的人所接受。

    

   

    品化科技主要產品為添加型無鹵阻燃劑HPCTP,主要應用於PC、PC/ABS樹脂、PPO、尼龍等製品中。當本品用於PC中時,HPCTP添加量為8-10%時,製品阻燃等級達到FV-0級;本品對環氧樹脂也具有較好的阻燃作用,可用于製備大型積體電路封裝用EMC,其阻燃性能大大優於傳統磷溴阻燃體系;本品可用於苯並噁嗪樹脂玻璃布層壓板,當HPCTP的品質分數為10%時,阻燃等級達到FV-0級;本品可用於聚乙烯中,可使制得的阻燃聚乙烯材料的LOI值達30~33;本品可添加到粘膠纖維紡絲溶液中得到氧化指數為25.3~26.7的阻燃粘膠纖維;本品也可用于LED發光二極體、粉末塗料、灌封材料及高分子材料。本品在製品中的添加量一般為8-10%。