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阻燃橡胶

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发表于 2008-9-7 17:28:29 | 显示全部楼层 |阅读模式

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阻燃橡胶% V. B% }5 Y/ I; C1 [4 h7 p9 D
所谓阻燃橡胶,是指能延燃着火、降低火焰传播速度,且在离开外部火焰后,其自身燃烧火焰能迅速自行熄灭的橡胶。
; @$ b0 H+ b! }6 [, V7 Z" n
: M" b8 f4 g# E, I# h一般聚合物属于可燃性材料,而研究和评价聚合物可燃性的方法有很多,例如:
% Q- L. y4 W  U- s  b动力法(根据燃烧速度或引燃速度以及火焰扩散速度来评价);; A8 s$ L+ c) k6 `  W
热量法(根据燃烧热和可燃性指标等);/ s4 [+ Z) h% e5 M3 }( K. q, p2 J% |
温度法(根据着火温度和自然温度等);( \1 {8 x' e( ^: I  H
浓度法(根据燃烧所产生的混合物组分的浓度)。但是这些方法性差,不同测试方法测得的结果可能不同,甚至是相互矛盾的。
4 O$ b% H1 ~, B$ {+ \! e, L
+ g# A' _4 U, Q) s7 y评价聚合物可燃性,最常用的方法是氧指数法。氧指数表示试样在氧气和氮气的混合物中燃烧时所需的最低含氧量。氧指数越大,表示聚合物可燃性越小,阻燃性能越好。4 w1 w2 k6 T& l4 p0 E
一般式氧指数(OI)大于27%的为高难燃材料,如聚四氟乙烯、聚氯乙烯等;; Y4 H! }: t4 ^6 q. h! g- W
OI<22%的为易燃材料,如天然橡胶、聚乙烯、三元乙丙橡胶等;
$ m6 z$ l6 k, U. tOI在22%~27%范围内的为难燃材料,如天然橡胶、如氯化聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺等。在100℃、200℃和300℃时的氧指数值,为25℃时氧指数值的92%、78%和55%,且与聚合物的组成无关。
8 z4 ]" {9 `% @3 S# @/ \# ^6 C在一定的温度下,物质与空气中的氧发生化学反应,产生热和光的现象称之为燃烧。
4 d) z1 p; J+ M# Y  e燃烧的基本条件为:具有可燃物、氧(空气)和一定的温度。
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高分子材料的燃烧是一个复杂的物理、化学反应过程,可分为如下五个阶段。9 [% Y6 _2 X: Q2 o# Z
(1)、受热熔融    开始是外面的热源完成最初的加热,但以后便由燃烧的放热反应来继续向聚合物供热。聚合物受热后,物理性能急剧降低,继治之软化成粘稠状。% B, Q, w' U. E1 I. T
(2) 降解    大分子的破坏从最弱的化学键开始。温度继续升高时,大多数化学键发生断裂破坏,从而导致整个大分子链断裂解体。
8 T" J. Z# o; m2 I(3) 分解    进一步受热,断裂的分子链开始分解,产生出可燃性气体(甲烷、乙烷、乙烯、甲醛、丙酮和一氧化碳等)、不然性气体(卤化氢、二氧化碳等)、液体(部分已分解的聚合物)、固体残余物(碳化物)、聚合物碎片或漂浮的固体颗粒(烟)。分解产物的成分,与聚合物材料的成分、温度和升温速度及能否排出挥发性热分解的产物有关。
: Z9 c3 C2 u9 e% l(4) 燃烧    由于聚合物分解诶生产的可燃性气体,与空气中的氧相互作用而发生化学反应,放出热和光既燃烧。燃烧的程度取决于燃烧区可燃性气体和氧气的供给情况。
7 ~. o3 T3 v6 v) M/ b(5) 延燃    燃烧放出的热,促使材料的固态、液态和气态温度上升,进一步引起聚合物材料的分解;在有充足的空气供给条件下,使燃烧继续维持并传播。; U/ u1 Z9 `- j, b5 f
高分子材料受热后,分解出各种可燃性气体物质。这些可燃性气体物质进一步分解,产生活性很大的OH•和H•。有十分密切的关系。其燃烧过程是个连所反映的恶性循环过程。
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* i( x! E8 c2 z3 \' K聚合物燃烧过程中存在四大区域:
0 F( v  h$ K9 }% y5 r& H: t一是聚合物材料区。聚合物的低分子热分解和热氧分解产物,从聚合物中分离出来,进入外部环境。由于热量大量损失、燃烧速度降低时,聚合物材料将碳化;有空气流通时,可能出现无焰燃烧。碳化后的焦化残留将阻止聚合物材料继续燃烧。
7 m1 J3 `+ p, M二是气态预燃区。在该区域,低分子分解产物受热,继续分解,被氧气氧化并与自由基相作用。3 r# \2 A3 }& O8 A! J7 a
三是火焰区。在该区域,可燃性低分子产物积聚到足够的浓度,并由于燃烧放热,温度急剧升高。
& i& m! z  d9 D' v# \% J四是燃烧产物区。在该区域,反应产物和周围较冷的介质混合。
: D, z2 V, u7 u. E* Z' z综上所见,橡胶的燃烧,实质是在高温下橡胶发生分解,生成可燃性气体,进而在氧和热的作用下发生燃烧。所以,阻燃的主要方法是断绝燃烧时所需要的氧气和隔离热源。提高橡胶制品的阻燃性,可以从两个方面考虑:一方面要设法抑制橡胶高温分解所产生的可燃性气体。例如加入卤素化合物,使之产生难燃性气体,以隔离热源和氧气;另一方面是尽可能降低体系温度、吸收热量,例如加入氢氧化铝,它在受热时放出结晶水、吸收热量或提高热传导性,也可起到阻燃作用。当然还应选用自身阻燃性好、氧指数高、耐热性好、与阻燃剂和填充剂相容性好、燃烧传播速度较低的材料作为主题材料。
3 C9 g/ c4 e- [3 A. e" L" l9 a9 z% Q
- \# W7 ]7 ]" F/ L2 @7 d$ ]阻燃橡胶主材料的选择
) X8 G7 c+ ^6 ?- w) D9 v/ j% [阻燃橡胶的主体材料多选用难燃橡胶、难燃树脂或两者并用,其阻燃性能或树脂的结构有密切关系。0 \5 _" |& j8 Z7 b& b% L
在有机化合物中引入不同的官能团,对化合物的阻燃性将产生不同的影响,-NH 、-OH、-CH 、-COOH等基团后,对其氧指数没有多大影响,如苯胺、苯酚、苯甲酸与苯的氧指数差不多。但引入卤素却能显著提高其氧指数,如氯苯、溴苯都比苯的氧指数高得多。卤素引入的数目越多,氧指数越高,阻燃性越好。如二氯苯、三氯苯、四氯苯与苯相比,随氯含量增加,其氧指数增大,阻燃性越好。橡胶与树脂阻燃性能与其结构同样有密切的关系。含卤素、苯环或共轭双键的橡胶,氧指数高,如氯丁橡胶的氧指数为33%,素难燃橡胶非极性橡胶的氧指数最低,如三元乙丙橡胶的氧指数只有20%,属于易燃橡胶。树脂分子链中含有苯环和卤素的,其氧指数较高,阻燃性较高,阻燃性较好。例如聚氯乙烯的氧指数比聚乙烯高50%,聚四氟乙烯、氯醚橡胶、氯化聚乙烯、聚氯乙烯等含卤聚合物。硅橡胶也是较好的耐燃聚合物。
# i* A% I+ v, F" j6 N
- |- j7 `: G+ a, R! {" X+ T3 l阻燃橡胶胶种选择应注意如下三项标准:& Y+ b9 B. G- k
1、橡胶本身具有阻燃性;
1 D' `. ]- C* E  H& Z- u7 {2、燃烧时发热量 ;$ k* t3 w: P% H, R1 v! m
3、具有优良的高温耐热性。

评分

参与人数 3胶分 +20 技术指数 +10 收起 理由
yg1075 + 10 优秀文章,学习了!
现代吕布 + 10 优秀文章,学习了!
胶大 + 10 很实用的文章!!

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发表于 2008-9-7 20:31:20 | 显示全部楼层
哎,不错,谢谢哦,也曾经作过阻燃配方,不过,有的效果不是很好,特别是现在环保要求比较高,卤系阻燃剂不让用,楼主有什么好的方法介绍下.
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发表于 2008-9-7 21:39:01 | 显示全部楼层
不错的文章,谢谢分享。
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发表于 2008-9-8 14:02:23 | 显示全部楼层
好文章!学习了,也做过阻燃HTV,有机会和大家一起探讨!~
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发表于 2008-9-8 21:47:40 | 显示全部楼层
不错的文章,谢谢分享,值得学习。
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发表于 2008-9-9 08:53:55 | 显示全部楼层
不是粘上卤素就不环保,这个概念一定要搞清楚。
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发表于 2008-9-18 21:30:07 | 显示全部楼层
可以使用氢氧化镁或者氢氧化铝,这都是无卤系阻燃剂.
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发表于 2008-10-23 08:49:50 | 显示全部楼层
阻燃剂硼酸锌
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发表于 2008-11-2 17:56:19 | 显示全部楼层
文章很好,学习了!!
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发表于 2008-11-16 22:36:46 | 显示全部楼层
要氢氧化铝阻燃的话,添加的份数很多,直接影响的是拉伸强度
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