阻燃板在高溫情況下的降解反應(yīng)

 

阻燃板作為一種重要的防火材料，在高溫下會發(fā)生一系列復(fù)雜的降解反應(yīng)，這些反應(yīng)直接影響其阻燃性能和使用壽命。以下將詳細解析阻燃板在高溫下的降解過程、機理及影響因素。

 

 一、阻燃板的基本組成與高溫行為

阻燃板通常由基材（如木材、塑料或復(fù)合材料）和阻燃劑組成。阻燃劑通過化學(xué)或物理方式抑制材料的燃燒過程，但其本身在高溫下可能發(fā)生分解或參與反應(yīng)。例如：

 無機阻燃劑（如氫氧化鋁、氫氧化鎂）：受熱時釋放結(jié)晶水，吸收熱量并稀釋可燃氣體。

 磷系阻燃劑（如聚磷酸銨、有機磷化合物）：促進碳化層形成，隔***氧氣。

 鹵系阻燃劑（如溴化物）：釋放自由基抑制劑，但可能產(chǎn)生有毒氣體。

 硅系阻燃劑（如有機硅樹脂）：生成硅酸鹽保護層，延緩材料降解。

 

 二、高溫降解的主要類型與機理

1. 吸熱分解反應(yīng)  

    無機阻燃劑的脫水反應(yīng)：  

     例如氫氧化鋁（Al(OH)?）在250℃左右開始分解：  

     $$2\text{Al(OH)}_3 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2\text{O}↑$$  

     此反應(yīng)吸收***量熱量，降低材料表面溫度，同時生成的水蒸氣稀釋氧氣濃度。  

    硅系阻燃劑的熱分解：  

     有機硅化合物在高溫下形成含碳硅酸鹽層，阻止可燃氣體逸出。

 

2. 自由基抑制與鏈式反應(yīng)終止  

    鹵系阻燃劑的自由基捕獲：  

     溴系阻燃劑（如十溴二苯醚）在高溫下釋放溴自由基（Br·），與聚合物降解產(chǎn)生的活性自由基（如·CH?）結(jié)合，中斷燃燒鏈式反應(yīng)：  

     $$\text{Br·} + \cdot\text{CH}_2 \rightarrow \text{BrCH}_2$$  

     同時，生成的鹵化氫（HBr）稀釋氧氣并抑制氧化反應(yīng)。  

    磷系阻燃劑的氣相作用：  

     磷化合物（如二乙基次磷酸鋁）在高溫下?lián)]發(fā)，裂解為含磷自由基，淬滅氣相中的活性自由基。

 

3. 碳化層的形成與凝聚相阻燃  

    磷系阻燃劑的碳化反應(yīng)：  

     聚磷酸銨等磷化合物受熱分解為聚偏磷酸，促進基材表面脫水碳化：  

     $$(\text{HPO}_3)_n \rightarrow \text{聚偏磷酸} + \text{碳化物}$$  

     碳化層覆蓋材料表面，隔***熱量和氧氣。  

    硅系阻燃劑的協(xié)同成炭：  

     有機硅與磷系阻燃劑協(xié)同作用，增強碳化層穩(wěn)定性。

 

4. 毒氣釋放與副作用  

    鹵系阻燃劑的缺點：  

     溴化物分解可能產(chǎn)生HBr氣體，遇水形成腐蝕性氫鹵酸，并釋放煙霧。  

    氫氧化鋁的局限性：  

     過量填充會降低材料強度，且分解溫度較低（245~320℃），限制加工溫度。

 三、影響降解反應(yīng)的關(guān)鍵因素

1. 阻燃劑類型與配比：  

    無機阻燃劑（如氫氧化鋁）依賴吸熱分解，而磷系阻燃劑側(cè)重碳化層形成。  

    鹵系阻燃劑效率高但毒性***，硅系阻燃劑環(huán)保但成本較高。

 

2. 基材性質(zhì)：  

    木材基阻燃板在高溫下可能釋放揮發(fā)分，需依賴磷酸鹽促進碳化。  

    塑料基阻燃板（如ABS）的降解活化能隨失重率變化，添加阻燃劑后殘?zhí)柯试黾印?/div>