阻燃技术在橡胶制品中的应用

武可迁

当今社会，隨着人们对环境保护和工业安全的日趋重视，阻燃技术在各个领域中应用很广。众所周知，火灾对我们人类整个地球生存空间所造成的危害和损失，无法估量，从古至今，不论你釆用什么防范措施，即使是科学技术最发达的国家，都不能杜绝火灾的发生，我们只能应用各种措施把火灾发生率尽可能降到最低，同时应用科学技术，使可燃物在发生火灾时尽量焼不起来，或抑制和延缓，这就是人们常说的"阻燃"。

  就橡胶工业而言，所釆用的天然橡胶和合成橡胶材料，除少数含鹵素橡胶以及主链为无机物的橡胶，其自身具有耐燃性能外，大部份橡胶都易燃，这在其加工成制品被应用到各种工作环境中，特别是在易燃丶易爆丶高空丶以及高危工况环境中，橡胶阻燃已是重要的性能要求。我们在中学化学课中，已经学习过，物质燃焼具备的三个条件:一是，物质必须是可燃物质，[可燃性碳氢组合有机化合物，包括气体:低脂肪烃丶芳香烃;液体中的脂肪烃;固体:高分子材料[含橡胶]丶棉麻丶木材等天然物质。]二是要达到燃点温度。三是有氧气助燃的条件。这三个条件，我们只要设法去除其中一项，就能达到阻燃效果。橡胶在无氧的情况下热分解，是沒有火焰的，其分解产物是其单体丶二聚体及其低聚物，橡胶热分解，只有在氧气存在下，才能发生燃焼。这就涉及到阻燃效果，阻燃效果以自燃性和"氧指数"两个指标来表征。自燃时间越短，阻燃效果越好。氧指数越高，就越难燃。[氧指数，也就是物质燃焼需要的氧气的百分含量。分为极限氧指数LOI和临界氧指数COI。}常用橡胶的氧指数，如大于27%，即作为自熄性橡胶，反之，低于该数值即被作为易燃橡胶。
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  橡胶制品由于其综合性能要求，不能单单局限于使用有阻燃性能的含鹵素橡胶和主链为无机物的橡胶，必须要在配方体系中加入有阻燃作用的配合剂，才能达到阻燃效果。目前橡胶阻燃剂按使用方法分，有反应型和添加型。反应型是指橡胶在合成过程中，就参与化学反应，最终键合到橡胶分子链上，起到阻燃作用。其特点是稳定性好，阻燃持久丶毒性小，但对橡胶使用的物理性能有影响，且在制备工艺复杂，所以选用不广。而添加型阻燃剂，是通过炼胶机使其与橡胶及其它配合剂相混，只分散于胶料当中，不与橡胶组分发生化学反应，配合使用灵活多样，操作方便，并用阻燃效果好，关键是要其分散均匀。是目前应用最普遍的阻燃应用工艺。如果阻燃剂按化学结构又可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂中，有的能夠分解出水分而使燃烧橡胶降温，达到阻燃目的。如氢氧化铝丶氢氧化镁等。还有的能分解出二氧化碳而隔绝氧气，起到阻燃作用，如碳酸氢钠丶碳酸氢镁等。另外，无机阻燃剂还包括常用的三氧化二锑丶丶氯铂酸钾丶硼酸锌等。在有机阻燃剂种类中，有鹵素阻燃剂和含磷阻燃剂。以十溴二苯醚为典型的含溴有机化合物，既是添加型阻燃剂又是反应型添加剂，常用的橡胶鹵素和含磷阻燃剂有十溴二苯醚丶八溴醚丶四溴双酚丶氯化石蜡丶三甲酚基磷酸酯丶三苯基磷酸酯丶含氮磷酸酯等。
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) P3 w& p6 M; p. P0 Z' d   在目前对橡胶阻燃的等级标准，广泛使用UL-94燃焼试验法判定。以垂直燃烧法，按有焰时间丶无焰时间和滴落物分为V-O，V-1，V-2三个等级，其中V-o为最高级别，即在对试样进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内应熄灭，目不能有燃烧物掉下。而V-1也是对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，不能有燃烧物掉下，V-2在对试样进行两次10秒燃烧后，火焰也要在60秒內熄灭，但与前两个等级要求不同的是，燃烧后，可能有燃烧物掉下。现在客户要求橡胶产品的阻燃等级，基本都是V-o

' ^' w& X6 {  y& J) o/ R. b要想达到最髙阻燃级别，在配方设计时，无论主材料橡胶自身是否具有阻燃性，都要选用有效阻燃体系，运用两种以上不同阻燃机理的阻燃剂，进行并用，从而产生协同效应，得到良好阻燃效果。如在三元乙丙橡胶配方中，EPDM100份，加入十溴二苯醚7.5份，氢氧化铝30份，三氧化二锑15份，其它助剂15份，采用过氧化物硫化，可以达到V-O等级。自熄时间仅为一秒。由于各种橡胶的氧指数高低不同，如氯丁胶氧指数达到40%，氟胶更高达50%以上，而易燃的天然胶和三元乙丙胶的氧指数只有18%，所以要加入大量阻燃剂，但势必会降低胶料其它性能，这必须要兼顾，也是综合平衡的难题。隨着国际化的环保要求，对阻燃剂的使用，要求非常严格，在含鹵素的高效阻燃剂中，很多己被禁用。但各个领域对橡胶制品阻燃性能要求越来越高。橡胶阻燃技术，应不断研发创新，无鹵化丶微粒化丶微胶囊工艺丶膨胀阻燃技术丶新的复配体系，应大力推广，努力改善和提高橡胶阻燃技术水平，滿足市场需求。

米老头

学习了

橡胶好

无卤化是趋势

sheu7960

感谢分享！

之见

严格讲不是阻燃，是自熄。

胶皮糖

前沿的科学啊、高深以前不懂！

三叶橡胶树

这个燃烧等级要求与井下用阻燃输送带带比差远了，阻燃带的标准是烧30秒后3秒内熄，并不得有火星（及无焰燃烧也要求中3秒内熄灭）

陈工

还是要看产品用途和综合性能

zhoubl

阻燃的重点其实应该瞄着低烟无烟化.有的是阻燃,但是放烟太多,烟才是致死的最大元凶

胶大

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阻燃机理 ppt