在本质上,所有塑料之所以易燃是因为其碳分子结构。 然而,每种塑料的着火程度和火势蔓延速度都不同。 在这篇文章中,我们来了解一下塑料的燃烧原理、阻燃塑料的种类以及如何提高塑料的阻燃性。
查看更多:
- 阻燃添加剂:必需的安全材料
- 各种常见的塑料无卤阻燃剂
- 阻燃母粒化合物概况
1. 什么是火? 塑料的燃烧原理
火是“燃料”物质与氧气的反应,产生热量和火焰。 在这种情况下,塑料就是燃烧的燃料。塑料的燃烧原理可以简单理解为:塑料中含有碳和氢,它们是维持火焰的物质。 塑料和氧化剂之间的高温氧化还原反应产生蒸气状氧化产物,这种混合物称为烟雾。 燃烧产生火焰,并产生足够的热量来维持燃烧。
Nhiệt: 热
Nhiệt phân nhựa : 塑料热解
Khói và mùi: 烟雾和气味
Ngọn lửa: 火
Oxi và không khí: 氧气和空气
Khí cháy : 煤气火焰
2. 各种常见的阻燃塑料
2.1. MC
MC是尼龙的一种形式,由熔融内酰胺单体 C6H11NO 单元制成,使用碱性化合物作为催化剂、用活化剂和其他辅助添加剂形成共聚单体混合物。MC塑料的特点是表面硬度高、柔韧性好、抗拉强度高、抗冲击性好、耐疲劳、耐磨、耐折性非常好,特别是阻燃性高。
MC塑料用于制造耐磨垫、承重零部件、与运输相关的机械、阻燃MC板等等。
2.2. POM
POM(聚甲醛)塑料又称为乙缩醛、聚缩醛、聚甲醛等不同名称,其化学式为(CH2O)n,密度为1.41~1.42g/cm3,熔点为175℃。由于结晶含量高,它呈乳白色,但它可以制成多种颜色。这种塑料由德国化学家赫尔曼·施陶丁格于1953年发明的。
POM塑料的表面硬度高,腐蚀低,具有良好的冲击疲劳和抗冲击性能,摩擦系数低,具有自润滑性。 POM塑料虽然收缩率较高,但尺寸保持稳定。良好的介电性能、耐溶剂性、无应力开裂、无气泡等特性也是POM塑料的优点。由于其抗扭强度,当加在物体上的外力去除后,物体仍能恢复到原来的形状。
POM塑料具有良好的阻燃性,燃烧时火焰呈清澈的蓝色,无煤烟释放,熔化的塑料变黑,并具有甲醛特征的刺激性气味。因此,它可以对鼻子、喉咙和眼睛造成刺激。
POM塑料最常见的应用领域是机械、电气和电子制造、医疗、食品加工以及其他行业如制造玩具、窗户、水箱、水槽等等。
2.3. PP
PP塑料(聚丙烯)的化学式为(C3H6)n。在正常条件下,PP塑料外观透明白色、无色、无臭、无味、无毒。 但由于PP塑料在生产中应用广泛,因此它常被添加颜色添加剂。
PP塑料的机械强度高,比较硬,也没有PE塑料那么柔韧,不能拉伸,所以被制成纤维。当有小切口或刺穿时,PP 塑料很容易撕裂。 此外,这种塑料可以承受100摄氏度以上的温度,比PE具有更好的耐热性,并且还具有优越的点绝缘性和化学性。
关于可燃性,PP塑料的耐热性好,所以比其他塑料更难燃烧。 燃烧时,它产生淡蓝色火焰,具有塑流,有类似橡胶气味的燃烧气味。
PP塑料的常见应用于制造包装行业、纤维编织、农用地膜、塑料瓶和其他需要耐热性的产品。
2.4. PA
PA塑料(Polyamide - 聚酰胺)具有长聚合物链的化学式,含有酰胺单元(N-H-C=O)。这些聚合物是通过酸与酰胺进行聚合方式而获得的。例如:PA66是通过己二酸与己二胺化学反应而获得的。
PA塑料具有良好的耐热性和自润滑性能,机械强度高,硬度高以及韧性良好。 此外,它还具有优异的耐磨性、良好的耐化学性、吸音性和抗冲击性。
PA塑料具有优越的阻燃型,尤其是,它被添加阻燃玻纤后,这一优点进一步得到提升。
PA塑料常被 广泛适用于制造抗磨垫、承重零件、建筑工业、造船、飞机和其他公用事业。
2.5. ABS
ABS塑料(丙烯腈丁二烯苯乙烯)的化学式为(C8H8)x(C4H6)y(C3H3N)z)。原生ABS塑料具有不透明白色,坚硬但不易碎。
ABS塑料的特点是抗冲击性好,尺寸稳定性好,可以染色、成型性好。ABS塑料有助于良好的机械加工,机械强度和硬度高,吸水率低。 此外,ABS塑料还具有良好的耐腐蚀性、连接简单、无毒无味。
自发明ABS塑料的50多年来,ABS塑料被各家制造商不断研究和改进,以提高它的阻燃性。 目前,ABS塑料具有优越的耐高温特性,因此一提到阻燃塑料时,我们立即想起它。
电子、家用电器、汽车工业、摩托车工业、包装工业、建筑材料等等都是ABS塑料的常见应用。此外,由于良好阻燃性,ABS塑料也被用于制造电气和电子设备的外壳(如电话和电脑)。
3. 如何增强塑料的阻燃性能
正如文章开头所提到的,没有哪种塑料是不燃的,只是具有或多或少的可燃能力。为了增强塑料的阻燃性,制造商会添加阻燃添加剂,这样可以延缓或有效阻止了火势蔓延。
阻燃添加剂的主要作用包括:
+ 提高材料的着火温度
+ 减慢燃烧速度
+ 减少产生的热量
+ 减缓火势的蔓延
为了得到这些特性,阻燃添加剂需要与基体塑料分散好,而不降低基体塑料的性能,也不引起机器腐蚀。
3.1. 阻燃添加剂的作用机理
机理
|
活动原理 |
气相自由基清除 |
这些物质分解时会产生一些物质,这些物质很容易与燃烧过程中产生的活性自由基(O°、HO°、H°)反应,从此,制成耐用和难以燃烧的物质。 |
形成绝缘层 |
这些物质燃烧时会在材料周围形成一层惰性炉渣,有助于防止氧气与燃烧材料接触。
|
减少燃烧反应产生的热量 |
这些物质分解时会产生具有高吸热能力的物质,通常会产生蒸汽。 |
气相稀释 |
这些物质分解时会产生惰性气体,将环境周围的氧气从燃烧的材料中排出。 |
Pha khí: 气相
Pha rắn: 固相
Nhiệt lượng: 热量
Khói : 烟雾
Sản phẩm cháy: 燃烧产品
Gốc tự do hoạt động: 自由基活性
Khí cháy: 煤气
Lớp than phủ bề mặt : 覆盖表面的煤层
Vùng nhựa bị nhiệt phân: 塑料热解区
3.2. 阻燃剂的分类
卤系阻燃剂(Cl、Br)
这些物质分解时会产生自由基Br°、Cl°,它们与活性自由基(O°、HO°、H°)发生反应,形成耐用、难燃的产物。
例如:十溴二苯醚 (DECA)、四溴双酚 A (TBBA)、六溴环十二烷 (HBCD)、TBBA-双-(2,3-二溴丙烷)、氯石蜡
磷系阻燃剂
燃烧时,磷化合物会产生磷酸,这种成分有助于在燃烧物体周围形成坚硬的惰性炉渣层,有助于防止氧气接触。
例如:聚磷酸铵 (APP)、红磷、三聚氰胺聚磷酸盐 (MPP)、磷酸烷基酯、磷酸酯、双酚 A 二磷酸酯 (BDP)
含氮阻燃剂
参与形成惰性渣层的过程,有助于防止氧气。 当它们燃烧时也会产生一定量的惰性气体(N2、NO2),将氧气从燃烧物体中排出。
例如:三聚氰胺聚磷酸盐 (MPP)、三聚氰胺氰尿酸 (MC)
无机阻燃剂
燃烧后的产物是惰性固体化合物,因此它们有助于形成惰性渣层。 有些化合物具有热分解特性并产生水,降低燃烧过程的温度。
例如:氢氧化铝、氢氧化镁
4. EuroPlas塑料阻燃剂
Europlas塑料阻燃添加剂具有出色的性能如高抗冲击性、良好的热稳定性和尺寸稳定性以及良好的耐刮擦性。 我们的产品符合 UL 94 标准:V0、V1 和 V2,以确保加工和使用产品时的质量。 以下是阻燃添加剂的一些突出特点:
- 通过作用于塑料表面的机制减缓火势的蔓延
- 与基体塑料分散好
- 不降低产品性能
- 合理价格
- 不会引起机械腐蚀。
想了解更多详细信息并获取产品样品,请联系 EuroPlas 的咨询团队!