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聚合物燃烧的特点及阻燃机理
时间:2016-01-28 来源: / 作者:聚合物材料的燃烧大致有三种:直接蒸发燃烧、热分解产生气体燃烧和以固体的原貌残存燃烧,在实际情况中的燃烧则往往是以上三种燃烧形式的综合。燃烧过程大致可以分为五个不同的阶段:
(1)加热阶段。聚合物受到外部热量的影响,温度不断升高,到达一定程度后,聚合物变色、变软,甚至熔融。这个过程受到聚合物比热、导热系数、温度的变化和接触面积等因素的影响。
(2)降解阶段。在加热到一定温度后,聚合物分子链中的薄弱环节开始断裂而发生热降解,这个过程主要取决于键能的大小。
(3)分解阶段。随着温度的进一步升高,不仅键能较弱的键发生断裂,聚合物分子链的主链也发生断裂,裂解成低分子化合物:①可燃性气体:甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、甲醛、丙酮、一氧化碳及二聚体等;②不燃气体及低燃烧值气体:氮气、二氧化硫、氨气等;③液体:熔融聚合物、预聚体及焦油等;④固体:炭化物等;⑤烟:空气中悬浮的固体微粒。
(4)点燃阶段。聚合物分解产生的可燃性气体达到一定浓度时,在一定的温度和足够的氧气存在下会点燃,出现火焰。
(5)燃烧阶段。可燃性气体燃烧时释放出大量热量,这些热量通过辐射、对流、传导使聚合物的温度继续升高,并使聚合物化学键裂解,产生可燃性气体向火焰不断提供燃料,使得燃烧继续进行。
针对聚合物材料燃烧的特点,其阻燃主要从以下几个方面着手:(1)提高高聚物的热稳定性;(2)捕捉自由基终止链反应;(3)形成非可燃性保护膜;(4)吸收冷却;(5)产生高密度气体隔离层;(6)稀释氧气和可燃性气体。因此,聚合物的阻燃机理主要包括:凝聚相阻燃机理、气相阻燃机理、中断热交换机理、协效阻燃机理及吸热阻燃机理,实际上材料的阻燃的实现通常是以上几种阻燃机理综合作用的结果。
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