卤素阻燃剂怎么阻燃？核心机理 实操建议2
卤素阻燃剂怎么阻燃？核心机理+实操建议
今天山东中康新材料的研发总监为大家详细解读 。山东中康新材料专业生产各种纺织阻燃剂、涤纶耐久阻燃剂、木材阻燃剂、芳纶阻燃剂、纯棉无甲醛耐洗阻燃剂、阻燃涂层胶、水性阻燃剂等等、欢迎取样测试。
在电子电器领域, 该领域对防火安全要求极高, 在建筑材料领域, 此领域对防火安全要求也极高, 在交通工具等领域, 这些领域同样对防火安全要求极高, 在上述这些领域中, 卤素阻燃剂一直都扮演着不可替代的角色。尽管近些年来无卤化趋势变得日益明显, 然而理解卤素阻燃剂的阻燃机理, 对于材料工程师而言, 对于配方研发人员而言, 对于采购决策者而言, 这依旧是制定科学阻燃方案的基础。就在今天, 我们要开始拆解这一经典阻燃体系背后的科学逻辑, 并且结合山东中康新材料的实际案例, 据此给出能够落地的应用建议。
气相阻燃：捕获自由基，打断燃烧链
燃烧进程里, 有着这样一种核心机理, 它属于卤素阻燃剂, 即会释放卤化氢气体, 像HBr或者HCl这种, 在燃烧时。这些气体能够进到火焰区域, 和燃烧反应里的高活性自由基, 像H·以及OH·这般, 产生反应, 生成活性较低的卤素自由基, 进而中断燃烧的链式反应。简单来讲, 如同在熊熊燃烧的化学反应当中按下了“暂停键”。
实操方面的建议是, 选用带有溴或者带有氯的阻燃剂之际, 要留意其分解的温度和树脂加工的温度是不是相匹配。举例来说, 山东中康新材料给出推荐, 在ABS、HIPS等这类工程塑料当中搭配使用三氧化二锑当作协效剂, 能够把阻燃的效率提高30%以上。需要记好的是, 过早地分解会致使阻燃剂在加工期间失效, 过晚分解的话就没办法及时去捕捉自由基。
覆盖与稀释作用：物理隔离+可燃气体稀释
除了化学方面的中断之外, 卤素阻燃剂还拥有物理方面的双重作用, 一方面, 有部分卤系阻燃剂在高温状况下会形成熔融状态或者碳化层, 覆盖于材料表面, 以此阻挡氧气以及热量向内部进行传递, 另一方面, 所释放出的不燃性卤化氢气体能够稀释材料表面附近的可燃气体浓度, 致使火焰难以得以维持。
实操方面的建议是, 对于高填充体系的阻燃配方而言, 需要留意阻燃剂在其中分散的均匀程度。山东中康新材料在面向多家电缆料企业提供服务之际发现了这样的情况, 采取在熔融共混之前针对阻燃剂实施表面处理这种做法, 可以明显提高覆盖层具备的连续性以及致密性。给出的建议是, 在双螺杆挤出进程当中, 要适度降低螺杆的转速, 防止因局部出现剪切过热致使阻燃剂更早地挥发出去。
“卤-锑”协同效应：1+1>2的经典组合
仅单纯运用卤素阻燃剂, 虽说确有效果, 然而却需要较高的添加量, 这就会对材料力学性能造成影响。当把它与三氧化二锑搭配使用之际, 能够在燃烧进程里生成沸点更高的卤化锑, 进而延长其在火焰区域的停留时长, 极大程度地增强气相阻燃效果。这种协同机理乃是行业内被公认为最为成熟的增效途径当中的一个。
需注意的实操建议是, 卤素跟锑的配比建议限定在三比一至二比一之间, 此为质量比, 具体的比例要依据基材以及加工条件通过试验来确定。山东中康新材料的技术团队曾助力某客户把一款PC/ABS合金的阻燃等级由V - 2提升到V - 0, 与此同时将总添加量降低了百分之十八, 这正是受益于精准的“卤 - 锑”比例优化。千万不要盲目去照搬文献配方, 务必要结合自家设备的剪切效率以及排气能力进行微调。
抗滴落与成炭辅助：弥补单一机理的短板
薄壁燃烧场景里, 卤素阻燃剂易致使熔融滴落, 垂直燃烧场景下, 同样会导致熔融滴落, 进而将下方易燃物引燃。所以, 实际配方当中往往须引入抗滴落剂（举例来说, 像聚四氟乙烯微粉）, 也需要引入成炭促进剂, 从“防止滴落”和“促进结壳”这两个方向去补足短板。在电子连接器等小型精密部件上, 这一点尤为关键。
实操方面的建议是, 抗滴落剂的添加量应该被控制在百分之零点一至百分之零点五这个范围内, 要是添加量过多的话, 就会对熔融流动性以及表面光泽产生影响。针对于那些既要满足阻燃要求又要达环保标准的客户来说, 山东中康新材料能够提供商提供卤素阻燃剂与聚硅氧烷类成炭剂的复配方案, 在成本不会明显提升的状况下, 达成滴落时间的延迟。建议先借助小试去确定最佳添加量, 然后再扩大到量产。
总结
卤族元素阻燃剂的阻燃机制, 绝非是那种简单到“加进去便能够起到阻燃效果”的情况, 它涵盖了气相化学作用的中断过程, 还有物理覆盖进而实现稀释的作用, 以及协同发挥效力实现增效的作用, 甚至包括抗滴落起到辅助的作用, 这些是多个系统层面相互配合才达成的。对于处于一线工作的工程师以及采购决策制定者来讲, 深入理解这些机制, 利于在进行配方设计的阶段, 减少走弯路的情况发生, 防止遭遇因为盲目堆积材料, 从而致使成本失去控制, 或者性能出现下降的状况。山东中康新材料向来一直致力于为客户给予从阻燃机制剖析到配方优化的、完整流程的技术方面的支撑, 助力每一位合作伙伴, 运用更为科学的办法, 达成阻燃方案的落地实施。
今天山东中康新材料的研发总监为大家详细解读 。山东中康新材料专业生产各种纺织阻燃剂、涤纶耐久阻燃剂、木材阻燃剂、芳纶阻燃剂、纯棉无甲醛耐洗阻燃剂、阻燃涂层胶、水性阻燃剂等等、欢迎取样测试。
