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阻燃纖維的阻燃機理

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阻燃纖維的阻燃機理

發布日期:2019-07-26 作者:鹽城市耐特化纖有限公司 點擊:

纖維的阻燃由燃燒過程可以看出,就是設法阻礙纖維的熱分解,抑制可燃性氣體生成和稀釋可燃性氣體,改變熱分解反應機理(化學機理),阻斷熱反饋回路,以及隔離空氣和熱環境,來達到消除或減輕燃燒三要素(可燃物質、溫度、氧氣)的影響,而達到阻燃目的的。通常纖維阻燃的機理主要有以下幾種,阻燃效果較理想的是這些作用機理的復合。阻燃作用的機理有物理的,也有化學的,根據現有的研究結果,可歸納為以下幾種:

(1)吸熱作用。具有高熱容量的阻燃劑,在高溫下發生相變、脫水或脫鹵化氫等吸熱反應,降低纖維材料表面和火焰區的溫度,減慢熱裂解反應的速度,抑制可燃性氣體的生成。

(2)覆蓋保護作用。阻燃劑受熱后,在纖維材料表面熔融形成玻璃狀覆蓋層,成為凝聚相和火焰之間的一個屏障。既隔絕氧氣、阻止可燃性氣體的擴散,又可阻擋熱傳導和熱輻射,減少反饋給纖維材料的熱量,從而抑制熱裂解和燃燒反應。 

(3)氣體稀釋作用。阻燃劑吸熱分解釋放出氮氣、二氧化碳、二氧化硫和氨等不燃性氣體,使纖維材料裂解處的可燃性氣體濃度被稀釋到燃燒極限以下。或使火焰中心處部分區域的氧氣不足,阻止燃燒繼續。此外,這種不燃性氣體還有散熱降溫作用。它們的阻燃作用大小順序是:N2>CO2>SO2>NH3。 

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(4)凝聚相阻燃。通過阻燃劑的作用,在凝聚相反應區改變纖維大分子鏈的熱裂解反應歷程,促使發生脫水、縮合、環化、交聯等反應,直至炭化,以增加炭化殘渣,減少可燃性氣體的產生,使阻燃劑在凝聚相發揮阻燃作用。凝聚相阻燃作用的效果,與阻燃劑同纖維在化學結構上的匹配與否有密切關系。 

(5)氣相阻燃。添加少量抑制劑,在火焰區大量捕捉輕質自由基和氫自由基,降低自由基濃度,從而抑制或中斷燃燒的連鎖反應,在氣相發揮阻燃作用。氣相阻燃作用對纖維材料的化學結構并不敏感。 

(6)微粒的表面效應。若在可燃氣體中混有一定量的惰性微粒,它不僅能吸收燃燒熱,降低火焰溫度,而且,會如同容器的壁面那樣,在微粒的表面上,將氣相燃燒反應中大量的高能量氫自由基,轉變成低能量的氫過氧基自由基,從而抑制氣相燃燒。 

(7)熔滴效應:某些熱塑性合成纖維,如聚酰胺、聚酯,在加熱時發生收縮熔滴,與空氣的接觸面積減少,甚至發生熔滴下落而離開火源,使燃燒受到一定的阻礙。

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