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概述

城南二哥2023-01-29 11:54:09复合面料资讯264来源:复合布料_复合面料网

阻燃是指降低材料在火焰中的可燃性,减慢火焰蔓延速度,当火焰移去后能很快自熄,不再阴燃。
一、燃烧的过程及条件
纤维材料的燃烧过程,即从着火燃烧直至成为终燃烧产物,需要经过一系列复杂的物理和化学变化,这些变化具有明显的阶段性,通常可分为:
(1)材料的受热裂解,产生可燃性气体、不燃性气体和炭化残渣。
(2)可燃性裂解气与氧气混合,当温度达到着火点或遇到其它火源时,着火燃烧并释放出热、光和烟。
(3)放出的热量使纤维继续裂解燃烧,引起火焰蔓延。

已经燃烧的纤维高聚物材料离开火源后,若要继续燃烧,必须具备下列条件。
(1)由燃烧产生的热能足以加热高聚物,使之连续不断地产生可燃性气体。
(2)所产生的可燃性气体与氧气混合,并扩散到已点燃部分,或燃烧部分蔓延到可燃气体与氧气的混合区域中。
这样,可燃物、热和氧气三个要素构成了燃烧循环。
除了上述可燃性气体与氧气的气相有焰燃烧外,还有裂解时形成的炭化残渣与氧气发生的固相无焰燃烧(又称阴燃)。无焰燃烧所需的温度比有焰燃烧要高得多,但阴燃也能烧毁材料,有时并突然爆发火焰成为有焰燃烧而引起火灾。
二、燃烧体系
燃烧过程在空间分布一般可分为5个区:凝聚相加热区;凝聚相反应区;气相加热反应区;火焰区;燃烧产物区。每一个区域都发生不同的物理化学变化。
在凝聚相加热区,聚合物在热源作用下,温度逐渐升高,发生物理吸热。
在凝聚相反应区,由于高温的作用,随着聚合物结构和受热情况的不同,进一步发生热裂解、热氧化裂解、脱氢、缩合、环化和炭化等化学反应。这些反应有的是放热的,有的是吸热的。
在凝聚相反应区生成的各种裂解产物和少量分散的微粒炭,在向气相加热反应区扩散过程中,它们被继续加热,而发生进一步裂解,并与空气中的氧气混合反应放出热量。这些热量除用于本区的裂解外,还向凝聚相反应区反馈一部分,以维持凝聚相反应区反应的进行,因气相加热反应区靠近材料的表面,温度不太高,裂解产物浓度较大,氧气浓度较小,因此,发生不完全燃烧而形成一些与石墨结构相似的微粒炭,或在材料的表面形成炭化层。
由气相加热反应区逸出的深度裂解产物和氧化产物在向火焰区扩散的过程中,因火焰区氧气浓度高,而完成全部的燃烧反应。反应放出的热量或传递给相邻的气相加热反应区,或以辐射的形式传递到其他各区。显然,反馈的能量与扩散到外部的能量的比率与燃烧物的形态、火焰的蔓延方式有关。
续的过程,各区域之间并无绝对的界限,它们相互结合而形成燃实际上,燃烧是一个连烧波。
由上述分析可知,在稳态燃烧时,每个区域所发生的物理和化学变化都需要靠其本身反应放出的热量或高温区传入的热量来维持,各区的反应物则由其本身的反应产生,或从低温区进入。其中凝聚相反应区发生的反应对气相燃烧的影响大。裂解反应生成的可燃气体是气相燃烧反应的原料,可促使火焰蔓延,但脱氧炭化形成的焦化层,因其良好的绝热性,可抑制热量向凝聚相加热区和凝聚相反应区传递,而表现出一定的阻燃作用。
三、阻燃机理与方法
从燃烧过程、燃烧条件及燃烧体系的分析可知,要达到阻燃目的,就必须切断由可燃物、热和氧气三要素构成的燃烧循环。阻燃剂的作用就是将纤维燃烧的三个要素,以某种方式抑制或终止该循环过程,以达到阻燃之目的。
通常认为,溴系阻燃剂的阻燃作用主要是在气相中进行,其主要原因是溴系阻燃剂受热分解成HBR,而HBR能捕捉传递燃烧链式反应的活性自由基(HO·、O·、H·),生成活性较低的溴自由基,以降低气相燃烧速度,减缓或终止纤维的燃烧。

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