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膨脹阻燃劑的基本要素及阻燃機(jī)理
膨脹型阻燃劑（IFR）是一種環(huán)保的綠色阻燃劑，不含鹵素，也不采用氧化銻為協(xié)同劑，其體系自身具有協(xié)同作用。含膨脹型阻燃劑的塑料在燃燒時(shí)表面會(huì)生成炭質(zhì)泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙、防滴等功效，具有優(yōu)良的阻燃性能，且低煙、低毒、無(wú)腐蝕性氣體產(chǎn)生，符合未來(lái)阻燃劑的研究開發(fā)方向，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外最為活躍的阻燃劑研究領(lǐng)域之一。
定義
膨脹型阻燃劑(IFR)是一種以氮、磷為主要組成的復(fù)合阻燃劑，它不含鹵素，也不采用氧化銻作為協(xié)效劑，該類阻燃劑在受熱時(shí)發(fā)泡膨脹，故稱為膨脹型阻燃劑，它是一類高效低毒的環(huán)保型阻燃劑。20世紀(jì)90年代后，膨脹型阻燃劑的研究逐漸開始活躍，它被公認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)阻燃劑無(wú)鹵化的有效途徑之一，其在紡織品的阻燃整理中也極具潛力。
基本要素
膨脹型阻燃劑有三個(gè)基本要素。即酸源、炭源和氣源。酸源又稱脫水劑或炭化促進(jìn)劑，一般是無(wú)機(jī)酸或燃燒中能原位生成酸的化合物，如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等；炭源也叫成炭劑，它是形成泡沫炭化層的基礎(chǔ)，主要是一些含碳量高的多羥基化合物，如淀粉、蔗糖、糊精、***、乙二醇、酚醛樹脂等；氣源也叫發(fā)泡源，是含氮化合物，如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。三組分中，酸源最為主要，比例最大，且阻燃元素含于酸源中，所以酸源是真正意義上的阻燃劑，碳源和發(fā)泡劑則是協(xié)效劑。
阻燃機(jī)理
IFR的阻燃作用主要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭層，它是一個(gè)多相系統(tǒng)，含有固體和液體和氣態(tài)產(chǎn)物。炭層阻燃性質(zhì)主要體現(xiàn)在：使熱難于穿透凝聚相，阻止氧氣進(jìn)入燃燒區(qū)域，阻止降解生成的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物溢出材料表面。焦碳層形成過程為：在150℃左右，酸源產(chǎn)生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸；在稍高的溫度下，酸與碳源進(jìn)行酯化反應(yīng)，而體系中的胺基則作為酯化反應(yīng)的催化劑，加速反應(yīng)；體系在酯化反應(yīng)前和酯化過程中熔融，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡，與此同時(shí)，多元醇和酯脫水碳化，形成無(wú)機(jī)物及碳?xì)堄辔?，體系進(jìn)一步發(fā)泡；反應(yīng)接近完成時(shí)，體系膠化和固化，最后形成多孔泡沫炭層。
應(yīng)用及發(fā)展方向
膨脹型阻燃劑應(yīng)用于纖維和織物主要通過兩種方式，一是將阻燃劑配制成整理液，通過涂布等方式整理到織物表面，天然纖維大多采用此方法；二是將膨脹型阻燃劑作為一種共聚單體加入到聚合物中，大多用于合成纖維的阻燃。
合成一種具酸源、炭源和氣源三位一體的膨脹型阻燃劑是當(dāng)今阻燃研究的一個(gè)熱點(diǎn)。此外，提高膨脹型阻燃劑的熱穩(wěn)定性，滿足聚合物高溫加工的需要，也是膨脹型阻燃劑今后的發(fā)展方向。
