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橡胶是可燃物,在特定条件下能燃烧和延燃。但当橡胶中添加某些物质后能使燃烧过程延缓、甚至终止,这些添加物被称为橡胶阻燃剂。本文对橡胶的燃烧过程、阻燃机理及橡胶专用阻燃剂进行了介绍。
6 {0 {% m' X- R9 B* A2 B一、橡胶的燃烧过程和机理6 }2 _) y- R$ ?% i! O) H, j
燃烧必须具备三个先决条件:①一定的温度。任何物质必须待周围的环境温度达到该物质的燃烧点后才能起燃。由于不同物质的起燃温度高低不一,故有易燃和难燃之分,点燃橡胶需要较高的温度和较长的接触时间,属于可燃物中相当较难起燃的。! {$ C$ D3 ^, f, k: P4 k' \
②燃烧条件。氧气作为助燃剂,是不可或缺的条件,- k3 O) X3 `. U4 g+ N7 M- N. F1 l
要使燃烧得以继续,氧的供应不能中断。③对象物可燃。具备了上述两项之外,对象物的可燃性也是必不可少的。橡胶属于可燃物。
8 s9 z, T7 \4 d0 H4 U1 m6 M1.橡胶的燃烧
+ L w8 a6 O8 W+ y" M1 n橡胶比较难燃,需要较高的温度、
8 F0 x3 Z, |( \9 X3 C5 x( D" q! F较长的加(受)热过程。此外,橡胶作为高分子材料其燃烧过程也比较复杂,整个燃烧过程比较长,分为四个阶段:
: g5 f2 I" I6 F7 x. U5 d, w(1)升温。这一步通过热传导、$ M( `. m. B3 W+ v5 d
热对流或热辐射来实现。温度上升的快慢通常取决于热传导的速度和燃烧对象(橡胶)的比热,如有的填充剂(如氢氧化物类)在加热过程中会吸热而推迟升温。
! a, A: {( w: J5 l8 w! q(2)热分解。当周围的环境温度达到特定胶种的燃烧点(如天然橡胶为NR620℃~670℃)后,橡胶首先开始变软、熔化,分解成低分子物。在此阶段无明火可见,可视为燃烧的前奏。但一旦升温到橡胶的燃烧分解点后,就会分解出可燃气体,其生成量的大小决定燃烧的速度、难易。
4 V0 m8 P/ b( r% w6 O(3)燃烧。上述从橡胶中热分解而得的产物与大气中的氧剧烈反应而出现火焰,这标志着橡胶燃烧的正式开始。伴随着光和热的释放,形成新的低分子可燃物(如CO)、不可燃物(如CO2)以及烟雾。3 |0 _( D( f' z) a/ i
(4)继续燃烧。延续到可燃烧物体燃烧殆尽。大部分橡胶燃烧时都要经过以上四步,但某些难燃胶种(如含卤胶种)经添加大量阻燃剂后,可能只进行到第三阶段即告终止,因为燃烧中产生过多的卤化氢气体能有效地抑制燃烧,使燃烧无法继续下去。9 y3 \1 h/ t9 X9 M4 B* r5 {
2.橡胶的耐燃等级! D2 Q# r4 I; M+ ?4 W& ?
由于各胶种的化学成分以及添加物的品种和数量不同,它们的燃烧也有难易之分。这种难易程度一般用氧指数衡量。氧指数是指材料在氮/氧混合气体中实现燃烧所需的最低氧浓度(以%表示)。但即使对同一胶种而言,由于添加的阻燃剂品种不同和添加数量不等,生胶和硫化胶之间的氧指数往往有较大的差异。不同胶种的生胶、硫化胶的氧指数见表1 |
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