改善乙烯基酯樹脂固化物的阻燃效果,可以從如下方向入手。
(1)化學(xué)方法
化學(xué)方法指的是改變乙烯基酯樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu),在乙烯基酯部分引入鹵素、磷、硅等起阻燃效果的元素,或者直接在酯部分引入具有阻燃效果的特殊構(gòu)造,如雙環(huán)戊二烯。化學(xué)方法目前采用多還是引入鹵素的方法,市場上具代表性的阻燃型乙烯基酯樹脂都是溴化改性系列。引入溴元素的方法是采用溴化環(huán)氧原料、四溴雙酚A原料、四溴苯酐原料等。
(2)物理方法
物理方法指的是不改變乙烯基酯部分分子式結(jié)構(gòu),靠物理添加一些具有阻燃功能的助劑或填料來達(dá)到阻燃的效果。這些助劑主要有磷酸酯、氫氧化鋁、三氧化二銻、氧化鋅、氧化硼等阻燃添加劑。不同的阻燃添加劑之間具有協(xié)同效應(yīng)。不同的無機(jī)添加型阻燃劑的阻燃效果不同,添加量也不盡相同,一般氫氧化鋁需要添加到40%才會(huì)有較理想的阻燃效果;
2、阻燃劑及阻燃評(píng)價(jià)
阻燃劑是通過吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等若干機(jī)理發(fā)揮其阻燃作用的。多數(shù)阻燃劑是通過若干機(jī)理共同作用達(dá)到阻燃目的。
(1)吸熱作用。任何燃燒在較短的時(shí)間所放出的熱量是有限的。能在較短的時(shí)間吸收火源所放出的一部分熱量,火焰溫度就會(huì)降低,輻射到燃燒表面和將已經(jīng)汽化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會(huì)減少,燃燒就會(huì)得到一定程度的抑制。
(2)覆蓋作用。在可燃材料中加入阻燃劑后,阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層,隔絕氧氣,阻止可燃?xì)怏w向外逸出,從而達(dá)到阻燃目的。如有機(jī)磷類阻燃劑受熱時(shí)能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)定的交聯(lián)物或炭化層。炭化層的形成一方面能阻止聚合物進(jìn)一步熱解,另一方面能阻止其內(nèi)部的分解產(chǎn)物進(jìn)入氣相繼續(xù)參與燃燒反應(yīng)。
(3)抑制鏈反應(yīng)。根據(jù)燃燒的鏈反應(yīng)理論,維持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可作用于氣相燃燒區(qū),捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區(qū)的火焰密度下降,終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。如含鹵阻燃劑,它的蒸發(fā)溫度和聚合物分解溫度相同或相近,當(dāng)聚合物受熱分解時(shí),阻燃劑也同時(shí)揮發(fā)出來,此時(shí)含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時(shí)處于氣相燃燒區(qū),鹵素便能夠捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區(qū)的火焰密度下降,終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。
(4)不燃?xì)怏w的窒息作用。阻燃劑受熱時(shí)分解出不燃?xì)怏w,將可燃物分解出來的可燃?xì)怏w的濃度沖淡到燃燒下限以下,同時(shí)也對(duì)燃燒區(qū)內(nèi)的氧濃度具有稀釋的作用,阻止燃燒的繼續(xù)進(jìn)行,達(dá)到阻燃的作用。
乙烯基酯樹脂添加型阻燃劑的要求:①阻燃劑不損害乙烯基酯樹脂的物理力學(xué)性能;②阻燃劑必須在乙烯基酯樹脂固化物燃燒熱分解時(shí)急速分解以發(fā)揮其阻燃效果;③阻燃劑需具備耐候性;④阻燃劑需具有持久性;⑤阻燃劑需具備不遷移性或向外表面富集性;⑥價(jià)格低廉。
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