阻燃材料與技術(shù)復(fù)習(xí)點

1、阻燃技術(shù)：承受適宜的化學(xué)物質(zhì)阻燃劑、改性劑或合成技術(shù)引入阻燃構(gòu)造單元從本質(zhì)上改善聚合物材料的熱物理和化學(xué)性質(zhì)而使其成為火災(zāi)惰性材料， 或者為材料本身供給耐火極限 ：對任一建筑構(gòu)件，依據(jù)時間溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)展耐火試驗，從受火作用時起，到構(gòu)件失去穩(wěn)定性或完整性或絕熱性時止，這段抵抗火的作用時間， 稱為耐火極限，通常用小時h來表示。阻燃材料：阻燃材料是一種保護(hù)材料，它是能夠阻擋燃燒而自己并不簡潔燃燒的材料，也簡稱為阻燃劑，在需防火墻體等各種材料外表上假設(shè)涂上阻燃劑，它能保證在起火的時候不被燒著，也不會使得燃燒范圍加劇、擴(kuò)大。鋼構(gòu)造不耐火的緣由是什么？發(fā)生變化，鋼構(gòu)造通常在 450650時就會失去承載力

2、量，發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，結(jié)果因變形過大而不能連續(xù)使用。鋼材雖然是不燃材料， 但在火災(zāi)高溫作用下，其力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、彈性模量等卻會隨溫度上升而降 低，在 550左右時，降低幅度更為明顯，一般在 15 分鐘左右就會喪失承重力量而垮塌。高聚物隨溫度變化有 3 種物理狀態(tài)。 1玻璃態(tài)2高彈態(tài)3黏流態(tài)：高聚物裂解最終生成的產(chǎn)物有：可燃性氣體、不燃性氣體或低燃值氣體、液體、固體、煙?；馂?zāi)煙氣的主要危害有哪些？ 答案：煙的直接危害有兩種：一是降低可見度，二造成呼吸 逃離現(xiàn)場。高分子聚合物燃燒過程是什么？ 答案：高聚物熱裂解產(chǎn)物的燃燒是按自由基鏈?zhǔn)椒错戇M(jìn)展的 1.2.3.4.鏈的終止氣相阻

3、燃機(jī)理：指在氣相中抑制中斷或延緩在反響中起增長作用自由基而發(fā)揮的阻燃作用。 分散相阻燃機(jī)理：是指在固相或液相中阻擋高聚物的熱分解和釋放出可燃?xì)怏w而發(fā)揮阻燃作用。 中斷熱交換阻燃將聚合物產(chǎn)生的熱量帶走而不反響到聚合物上，使聚合物不再不斷分解。協(xié)效阻燃機(jī)理：指由兩種(其中一種為阻燃劑,另外一種為協(xié)效 或兩種以上組分組成的阻燃體系。極限氧指數(shù)LO：是指聚合物在氧和氮混合氣體中當(dāng)剛能支撐其燃燒時氧的體積分?jǐn)?shù)濃度。是表征材料燃燒行為的指數(shù)。物質(zhì)燃燒需要三個條件是：必需有可燃物；助燃物；點火源高聚物阻燃作用是什么？ (1) 吸熱效應(yīng)。通過分解吸熱或熱分解產(chǎn)生不燃性揮發(fā)物的汽化熱，使高聚物材料的溫度上升發(fā)生

4、困難。(2) 捕獲自由基。捕獲燃燒反響的活性中間體H、HO等，抑制自由基連鎖反響。掩蓋效應(yīng)。在較高溫度下成穩(wěn)定的掩蓋層，或分解生成泡沫狀物質(zhì)，掩蓋于高聚物材料的外表，隔絕熱、氧傳遞。4稀釋效應(yīng)。受熱分解時能夠產(chǎn)生大量的不燃性氣體，將可燃性氣體和氧氣稀釋而到達(dá)不行燃。 5協(xié)同效應(yīng)。單獨使用并無阻燃效果或阻燃效果不大，多種材料并6抑煙作用。抑制可燃性氣體產(chǎn)生。氣相阻燃機(jī)理的化學(xué)作用和物理作用是什么？ 氣相阻燃機(jī)理的化學(xué)作用：削減和終止燃燒鏈反響實現(xiàn)阻燃。氣相阻燃機(jī)理的物理作用可稀釋可燃性氣體，且掩蓋在高聚物外表可隔熱、隔氧(“毯子”效應(yīng))2阻燃劑的物理反響如為吸熱反響，可有效地降低高聚物的溫度和分

5、解速度。 3阻燃劑材料受熱或燃燒時生成微小粒子，它們能促進(jìn)自由基相互結(jié)合已終止鏈?zhǔn)饺紵错?。生成的炭層可將高聚物封閉，阻擋可燃性氣體從聚合物內(nèi)逸出和進(jìn)入火焰 區(qū)。 5阻燃劑發(fā)生脫水或炭化，釋放出的水蒸發(fā)時吸熱可降低燃燒溫度，同時非燃水蒸可以對可燃?xì)怏w進(jìn)展稀釋。 6在一些阻燃高聚物的系統(tǒng)中，系統(tǒng)能吸取高聚物裂解生成的可燃?xì)怏w燃燒時所放出的能量，會引起燃燒中斷。鹵-銻阻燃機(jī)理是什么？ 在高溫下三氧化二銻與鹵化氫反響生成三鹵化銻或鹵氧化銻，而鹵氧化銻又可在很高的范圍內(nèi)連續(xù)分解為三鹵化銻。生成的鹵氯氧化銻又可連續(xù)分解 氯SbX3 可捕獲氣相中的活性自由基，轉(zhuǎn)變氣相中的反響模式，抑制燃燒反響進(jìn)展。磷系阻

6、燃劑阻燃作用：抑制火焰；熔流耗熱；含磷酸形成的外表屏障； 酸催化成炭；炭層的隔熱、隔氧。 鹵系阻燃劑阻燃機(jī)理答：當(dāng)阻燃劑中不含有氫受熱時分解出鹵素自由基可與聚合物熱分解產(chǎn)物直接生成鹵化氫假設(shè)鹵系阻燃劑含有氫則同樣分解出鹵化 氫及也能捕獲燃燒反響中的活性自由基使燃燒減緩或終止膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理： 膨脹型阻燃體系主要成分可分為酸源、碳源、氣源三個局部。Al(OH)3 阻燃機(jī)理是什么？ Al(OH)3 分子構(gòu)造中實際不含水合水，它們受熱時釋出的水是由于鍵合于金屬的羥基分解生成的釋水起始溫度為200，釋水量可達(dá)34%分解為Al2O3)，釋水時吸熱1170 kJ/kg。對 MH，此三值分別為 330

7、，31%分解為 MgO)，1370 kJ/kg。ATH 能冷卻被阻燃的基質(zhì)使其溫度降至維持燃燒所必需的溫度以下這類吸熱分解能產(chǎn)生水蒸氣或其它不燃?xì)怏w， 它能稀釋氣相中的可燃物濃度而熱分解生成的剩余物又可作為保護(hù)層使下層基質(zhì)免遭熱 破壞。 吸熱機(jī)理通過冷卻稀釋和隔熱等三種物理作用來阻燃其效率遠(yuǎn)不如化學(xué)阻燃高。阻燃劑：阻燃劑是用以提高材料抗燃性，即阻擋材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ闹枞紕┑母疽笫鞘裁矗?能價格比高。 本身低毒或根本無毒 與被阻燃基材的相容性好，不易遷移和滲出。 性能和最終產(chǎn)品的物理機(jī)械性能及電氣性能。具有可承受的光穩(wěn)定性。原料來源充分， 制造工藝簡便，價格低廉。 微膠囊化紅磷：指

8、在紅磷外表包覆一層或多層保護(hù)膜，此包覆層不但可以防止 RP 顆粒與氧及水接觸而產(chǎn)生的磷化氫，而且可以避開紅磷由于沖擊加熱而引RP RP 的阻燃作用 用于建筑構(gòu)件上，用以提高構(gòu)件的耐火極限的特種涂料。 防火涂料的防火原理(五點)是什么？ 、防火涂料本身具有難燃性或不燃性，使被保護(hù)基材不直接與空氣接觸，延遲物體 易燃燒或燃燒速度減慢。 、含氮的防火涂料受熱分解出 NO、NH3 等基團(tuán)，與有機(jī)游離基化合，中斷連鎖反響，降低溫度。 、膨脹型防火涂料受熱膨脹發(fā)泡，形成碳質(zhì)泡沫隔強(qiáng)度下降。 防火涂料按防火形式來分為：非膨脹型防火涂料和膨脹型防火涂料。制備膨脹防火涂料時需要以下四種根本成分：成膜劑或粘接劑、

9、酸源、發(fā)泡劑、碳源。 鋼構(gòu)造的防火原理是什么？ 鋼構(gòu)造防火保護(hù)的原理是承受絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼構(gòu)造，降低熱量向基材快速傳遞的速率，推遲鋼構(gòu)造溫升、強(qiáng)度變?nèi)醯臅r間。 防火原燒速率、稀釋氧氣的作用； 涂層本身多孔輕質(zhì)或受熱膨脹后形成炭化泡沫層阻擋了熱量限。 電纜防火涂料阻燃機(jī)理是什么？ 電纜防火涂料一般由叔丙乳液水性材料添加各種防 隧道防火涂料的作用機(jī)理是什 么？ 對于隧道防火涂料，首先其自身應(yīng)具備難燃或不燃性，依靠防火涂料的低導(dǎo)熱性或涂(如 ATH) 發(fā)生吸熱反響必釋放結(jié)晶水，減緩升溫速率，阻擋分解和燃燒過程的連續(xù)； 高溫下阻燃劑分解出自由基鏈?zhǔn)椒错懙淖钄鄤┳枞紕┓纸庑纬刹粨]發(fā)的掩蓋

10、層，隔絕可燃物和氧的接觸，并形成結(jié)實的固化層； 催化可燃物發(fā)生脫水和炭化作用，形成炭化層,阻礙熱的傳導(dǎo)，使外部火源不能直接作用在被保護(hù)基材上。纖維103合成纖維 以石油、煤、天燃?xì)饧耙恍┺r(nóng)副產(chǎn)品為原料制成單體，經(jīng)化學(xué)合成為高聚物，紡制的纖維 滌綸：指大分子鏈中的各鏈節(jié)通過酯基相連的成纖聚合物紡制的合成纖維；錦綸：指其分子主鏈由酰胺鍵連接起來的一類合成纖維；腈綸：通常指含丙烯腈在85% 他的還有乙綸、氨綸、乙氯綸及混合高聚物纖維等。纖維的燃燒經(jīng)受了如下三個階段 ：第一階段為熱引發(fā)階段，來自外部熱源或火源的熱量首先導(dǎo)致纖維材料發(fā)生相態(tài)變化和化學(xué)變化或受外界因素的影響，如火焰、火花、炎熱余燼刺激足以

11、使可燃性氣體自燃的環(huán)境溫度， 都方式被另外一局部纖維材料吸取，導(dǎo)致熱降解過程發(fā)生并揮發(fā)可燃性氣體。纖維高聚物燃燒必需具備以下條件 :1)高聚物分解產(chǎn)生可燃性氣體 ;2)有氧氣(氧化劑)存在;3)有熱源。纖維的阻燃由燃燒過程可以看出，就是設(shè)法阻礙纖維的熱分解，抑制可燃性空氣和熱環(huán)境，來到達(dá)消退或減輕燃燒三要素(可燃物質(zhì)、溫度、氧氣)的影響，而到達(dá)阻燃目的。纖維燃燒過程，主要有以下幾個阻燃途徑：一是移除熱量 二是提高熱分解溫度三是降低可燃性揮發(fā)物的生成。四是削減燃燒區(qū)與氧氣的接觸，五是轉(zhuǎn)變?nèi)紵趸瘷C(jī)理纖維的阻燃改性方法 共聚法 共混法 皮芯復(fù)合紡絲法 接枝共聚法 阻燃后整理法纖維的阻燃機(jī)理 隔離膜

12、機(jī)理：某些阻燃劑在高溫下可在聚合物外表形 成一層隔離膜以隔絕空氣。起到阻擋熱傳遞、削減可燃性氣體釋放量和隔絕氧的作用，從而到達(dá)阻燃目的 生成不燃性氣體機(jī)理冷卻機(jī)理壞維持聚合物燃燒的條件，到達(dá)阻燃目的。鋁、鎂及硼等無機(jī)阻燃劑頗具代表性 自由基把握機(jī)理 到達(dá)阻燃的目的。鹵系阻燃劑的阻燃機(jī)理屬于此類，含鹵化合物在高溫下裂解成 鹵素自由10時，木材蒸發(fā)出少量樹脂；3 當(dāng)溫度到達(dá) 130 時，木木材的燃燒過程 1 當(dāng)木材接觸火時，首先析出水分。2 當(dāng)溫度在 14 當(dāng)溫度到達(dá) 220250時，木材開頭變色并炭化，主要產(chǎn)物為 H2、CO 和烴類物質(zhì)；5300以上，發(fā)生猛烈的熱分解，析出大量可燃?xì)怏w，使木材開

13、頭燃燒木材阻燃劑應(yīng)當(dāng)具有如下特點 1)阻燃效力高 2)阻燃劑本身無毒,3)阻燃性能長久 4)吸濕性低,阻燃木材的尺寸穩(wěn)定性好；5)木材的物理力學(xué)性能和工藝性能根本不受影響；6)具有防腐、防蟲性能；7)木材的視覺、觸覺和調(diào)整等環(huán)境學(xué)特性根本不受影響；8)本錢低廉,來源豐富,易于使用。木材阻燃機(jī)理 掩蓋機(jī)理 熱機(jī)理氣體 稀釋機(jī)理 自由基捕獲機(jī)理 成炭機(jī)理木材阻燃處理方法物理阻燃法化學(xué)阻燃法化學(xué)阻燃法一般分為 2 種方法：外表涂敷法、浸漬法。燃燒過程當(dāng)溫度到達(dá) 300以上，木材橫切面方向消滅 小裂紋，內(nèi)層析出的揮發(fā)物能簡潔從木材外表逸 出，隨著炭化深度的增加，裂縫漸漸加寬，并發(fā)生劇 烈的熱分解，析出

14、大量可燃?xì)怏w，木材開頭燃燒。400500時，木材成分完全分解。熱塑性樹脂分子鏈構(gòu)造為線型或帶支鏈型的，受熱后可塑化或稱軟化、熔化和流淌，并可屢次反復(fù)塑化成型熱固性樹脂屬立體型構(gòu)造的高分子聚合物在分子鏈中含有多官能團(tuán) 大分子，在有固化劑存在和受熱、加壓作用下可軟化或熔化并同時固化或熟化成不溶不熔的高聚物樹脂及其燃燒過程聚乙烯由乙烯聚合而成的高聚物純品為乳白色， 半透亮，手感似蠟。主要用于制造管道、容器、包裝薄膜和日用品等。家庭中廣泛使用的塑料桶即為聚乙烯所制。聚乙烯加熱至150時，可分解產(chǎn)生酸、酯、不飽和烴、過氧化物、 一氧化碳、甲醛、乙醛等揮發(fā)性混合物加熱至 210-250時生成的混合氣體有甲

15、刺激黏膜、不飽和烴、有機(jī)酸、有機(jī)氯化物、一氧化碳碳氧血紅蛋白等有毒氣體，大量吸 入能引起中毒。聚乙烯塑料易燃燒燃點34，燃燒時火苗底部為藍(lán)色，頂部為黃色，并有石蠟燃燒的氣味酚醛樹脂酚醛樹脂又稱電木，亦系熱固性塑料。受熱不變軟一般為 深色，如黑色、棕色等。主要用于電氣工業(yè)及機(jī)械制造業(yè)等?？芍瞥蓪訅喊濉x表外殼、機(jī)械零件、電氣開關(guān)等。酚醛樹脂難以燃燒，在火中呈黃色火焰，離火后即熄滅。燃燒后塑料開裂，色加深，有濃甲醛味。酚醛塑料在加熱至540時可產(chǎn)生一氧化碳、醛、二氧化碳和 氨假設(shè)濃度較高可引起中毒橡膠的燃燒過程橡膠的燃燒一般可分為點燃和火焰?zhèn)鞑蓚€階 段。點燃：分解產(chǎn)生的可燃性氣體到達(dá)肯定數(shù)量時，

16、假設(shè)與火焰接觸并到達(dá)其可燃點會有 火焰燃燒，此階段稱作點燃?；鹧?zhèn)鞑ルA段：橡膠的燃燒反響，是鏈?zhǔn)阶杂苫错?。依?jù)來源分類，分為自然橡膠與合成橡膠二種。橡膠阻燃的 6 種重要途徑：參加一種可以捕獲自由基 HO的物質(zhì)，從而中斷反響 1的反響；如鹵系阻燃劑于20030分解放出HX，捕獲高能H和H2.削減焦油、可燃?xì)怏w的產(chǎn)生量，促進(jìn)炭質(zhì)層的形成，從而降低橡膠的燃燒性能。如膨脹型防火涂料的脫水催化劑；3NH4Cl=HCl+NH3(反 應(yīng)在加熱時候進(jìn)展；4. 橡膠與空氣中的氧氣充分隔絕而中斷燃燒過程 聚偏磷酸等；5 的協(xié)作體系；6.通過共聚等化學(xué)方法，在橡膠聚合物主鏈上導(dǎo)入鹵素、磷、氮等阻燃元素， 從而提

17、高其阻燃性。反響型阻燃劑阻燃技術(shù)。橡膠的配方設(shè)計一個完整的配方包括五大體系：生膠體系、硫化交聯(lián)體系、填充補(bǔ)強(qiáng)體系、軟化增塑體系、穩(wěn)定防護(hù)體系配方表示形1根本配方 又稱質(zhì)量份配方。是以生膠的用量為100質(zhì)量份，其它種種協(xié)作劑的用量都用相對質(zhì)量份表示。質(zhì)量分?jǐn)?shù)配方 100%，各組分用量均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。體積分?jǐn)?shù)配方 100%，配方中各組分用量均以體積分?jǐn)?shù)表示。生產(chǎn)配方 又稱有用配方。是生產(chǎn)中實際使用的配方表示形式。其配方中各組分用量和配方總量均以kg補(bǔ)強(qiáng)劑提高硫化橡膠扯斷強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、耐磨性等物理機(jī)械性能。炭黑，白炭SiO2nH2O 超細(xì)活性碳酸鈣，活性陶土填充劑增加膠料的容積，從而降低生產(chǎn)本錢

18、或改善加工性能。 沉淀碳酸鈣硫酸鋇，滑石粉，云母粉聚氨酯材料的種類及用途一聚氨酯泡沫塑料二聚氨酯彈性體三聚氨酯粘合劑四聚氨 噴涂聚脲五聚氨酯的其它用途聚氨酯燃燒過程聚氨酯材料的燃燒過程和其它高 分子物質(zhì)的燃燒過程類似，大體分為5 個階段：熱量積蓄、熱分解或降解與揮發(fā)、著火、熱 料，使之重復(fù)上面的過程，從而促使聚氨酯材料分解，這樣循環(huán)下去，直到材料燃盡。阻燃材料兩大環(huán)境問題。磷酸三酯大事稱“TRIS”大事1.阻燃劑生產(chǎn)和處理過程對環(huán)境的影響阻燃劑本身對人類安康和環(huán)境的有無毒害作用是一個首要問題；在鹵代二苯醚生產(chǎn)過程中， 二噁英副產(chǎn)品以微量雜質(zhì)形式存在產(chǎn)品中 放。 阻燃劑生產(chǎn)中使用的原料和溶劑是否對環(huán)境和安康有危害。如，生產(chǎn)四羥甲基氯化磷及其水解產(chǎn)物中，承受強(qiáng)毒性化合物膦(PH3)作為根本原料。阻燃材料生產(chǎn)和正常使用中對