橡膠的阻燃與阻燃劑

橡膠的阻燃與阻燃劑

1、橡膠的燃燒和阻燃燃燒是客觀世界的自然現象，如雷擊可引發森林火災。燃燒也是人類生活或生產中所需的人為現象。要使燃燒發生和進行下去，需有三項條件，缺一不可。一定的溫度任何物質只有在周圍環境溫度達到燃燒點之后才能起燃。不同特質的燃燒點高低不一，實現燃燒的難易程度也不一，故有難燃和易燃之分。氧氣它是助燃劑，是確保燃燒進行下去不可缺少的因素?？扇紵镔|是燃燒得以進行的本體，一般為碳氫化合物，生物材料(如草、木)及合成聚合物材料(如橡膠、塑料及纖維等)。

1.1橡膠的燃燒橡膠燃燒為其它材料的燃燒具有共同點，但也有特殊之處。橡膠作為高分子材料，其燃燒過程較為復雜，其燃燒溫度也**一般物質。即使引火點燃，溫度也應達到3160以上。橡膠著火后，其燃燒過程通?？煞秩齻€階段。

(1)熱分解達到燃燒點(不同膠種有不同的燃燒點)，如NR為6200C～6700C)后*開始變軟熔化，分解為低分子物。在此階段無明火可見，可視為燃燒的前奏。

(2)燃燒熱分解產物與大氣中的氧劇烈反應出現火焰，這標志著燃燒正式開始。伴隨著光和熱的釋放，產生新的低分子可燃物(如CO)不可燃物(如CO2)以及煙霧。

(3)繼續燃燒此階段可延續到所有可燃物燃盡為止。大部分膠種都要經歷這三個階段，但含鹵橡膠有可能只進行到*二階段，因為燃燒中生成的鹵化物氫起抑止作用。

1.2橡膠燃燒的等級通常系通過燃燒的難易程度來區分，具體可根據氧指數劃分(見表1所示)表1橡膠的氧指數阻燃等級阻燃等級氧指數范圍舉例不阻燃<20可燃膠種(如天然橡膠)，不添加阻燃劑一般阻燃>20<30可燃膠種，添加阻燃劑高阻燃(難燃)≥30含鹵橡膠，添加阻燃劑的含鹵橡膠常用膠種如以氧指數(OI)來衡量，則燃燒(難易程度由易到難)的排列順序見表2所示。表2常用膠種的氧指數EPDMBR、IRNRSBR、NBRCSM、CHRCR1718～192021～2227～3038～41注：BR-順丁橡膠CHR氯醚橡膠CSM-氯磺化聚乙烯IR-異戊=烯橡膠NR=天然橡膠SBR-丁苯橡膠NBR-丁腈橡膠EPDM-三元乙丙橡膠由表2可見含鹵橡膠的氧指數**不含鹵橡膠;不含鹵橡膠中含側基的氧指數**不含鹵橡膠的。橡膠燃燒的基礎是以烴類為主的結構(各種橡膠都屬于可燃燒材料)，僅燃燒的難易程度不同而已。不含鹵橡膠具有耐燃特性的一例外是硅橡膠，其主鏈結構有硅、氧原子組成，在阻燃方面有一定*，但其物理性能較差故應用面較窄。自身難燃并非橡膠獲得阻燃效果的一途徑，不阻燃橡膠中若添加阻燃劑后也可供一般阻燃之用。當然，難燃橡膠中添加阻劑則可進一步提升阻燃等級，猶如錦上添花。

1.3阻燃膠種的選擇含鹵橡膠一般是可以選擇對象，其阻燃性無可非議，但燃燒是所產生的鹵化氫氣體，具有腐蝕性和毒性，其制品只適合于在開放性空間應用;而對空間有限的場所(如交通工具或地下設施)就欠安全。生膠的含鹵量越高，則氧指數也越高，但不安全性上升。不含鹵橡膠雖自身不阻燃，但添加一定量的阻燃劑后，仍能達到阻燃要求。某些樹脂因其結構中含鹵，當它與橡膠共混后也可能提高橡膠的阻燃性(如PVC)。

1.4橡膠的單用與并用在阻燃橡膠中主體材料的單用和并用十分常見。

1.4.1單用焦點鹵橡膠都有單用的實例，尤以CR為常見。不含鹵橡膠單用，其本身不阻燃，但添加阻燃劑后可以彌補。近年來，在某些場合禁止使用含鹵橡膠，如美國禁止在單用設施、飛機、艦艇上使用以含鹵橡膠為主體材料的阻燃中生成的鹵化物氫起抑制作用添加大量無鹵阻燃劑。

2、阻燃劑阻燃劑是橡膠*助劑的一個種類，適用于所有要求阻燃的橡膠制品。某些阻燃劑除了能阻燃外，還兼具增塑和填充的作用。

2.1阻燃劑的作用機理阻燃劑可起到以下一種或多種作用。降溫吸熱燃燒時的熱分解和氧化反應都會導致大量生熱，熱量又為繼續燃燒提供了條件，而阻燃劑的作用則與之相反。如有些阻燃劑作用時生成水，而水在受熱后的汽化過程中會吸收周圍的熱量，如氫氧化鋁是其典型的代表物。兩個分子的氫氧化鋁能釋出3個分子的水，其質量相當于氫氧化鋁的36.4%。隔斷氧源有些阻燃劑在燃燒中會分解出不可燃氣體N2、CO2等，這些氣體把燃燒物包圍起來，阻斷了氧源，抑制火勢蔓延。又如磷酸脂類阻燃劑遇火生成磷酸或偏磷酸，在橡膠表面蒙上一層硬質透明的保護層。三氧化二銻與含鹵阻燃劑分解出的HCI或HB生成SbCI3或SbBr3，因此重大而沉積于橡膠表面，形成阻燃屏障。抑制橡膠可燃性有些阻燃劑的分解物，會使橡膠喪失可燃性，例如氧化石蠟釋出的鹵素游離基等。