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利用含卤环氧化合物降低环氧树脂的可燃性
 利用含卤环氧化合物降低环氧树脂的可燃性

    环氧树脂具有相当低的热稳定性、光稳定性和较高的可燃性。在温度超过150℃时被分解,在400℃—起燃;燃烧的线速度和重量速度分别为3.4—4毫米/分和7-8克/厘米2。在燃烧时相应的表面温度—500-530℃,火焰温度—950-970℃。

    环氧聚合物燃烧性像其它高分子化合物一样,与它们的化学组成有关。尤其是这些聚合物的阻燃性主要受齐聚物分子中氧和碳的比例的影响(氧指数等于0.198-0.238)。一般讲,随着分子中氧含量的增加燃烧性加大。因为,脂环族环氧树脂具有最大的O和C的比例,所以它的燃烧速度最大。环氧聚合物的可燃性救灾受含有的固化剂影响。用二羧酸酐固化的环氧齐聚物比用胺类固化的同类齐聚物的燃烧性大。

    在制备含有固化剂、填料和其它组分的以环氧树脂为基础的混合料时,可以通过以下几种途径使它的固化物具有阻燃性:利用阻燃性牌号的环氧树脂;阻燃性固化剂;专门的阻燃添加剂;阻燃填料。

    给予环氧齐聚物阻燃性的取代物是含卤、磷、氮、硫原子的添加剂。添加剂—无机物或有机物,可以单独的或相互配合的使用。作为卤素的阻燃添加剂主要利用氯和溴。

    在评价阻燃物质作用效率时,应该考虑碳—氯键的离解能量为280.7千焦耳/克分子,而碳—溴键的离解能量为226.5千焦耳/克分子。因而含溴混合物在分离时比较容易形成基团,增加阻燃作用的效率。含量卤阻燃添加剂的作用效率排列如下:含卤脂肪族化合物、含卤脂环族化合物、含卤芳香族化合物。主要的问题,乃是在这些阻燃添加剂加入聚合物时,它们的热稳定性顺序恰恰与上述的相反。这样一来,对环氧聚合物为基础的有较高阻燃性物质的类别和选择方法,必需考虑应用的范围、物质加工的条件、价格、性能和其它因素。由于利用各种阻燃剂的混合物的结果,成功地提高效率和改善它们的性能。具有好的性能、特点和高的阻燃性的通常材料,在某些场合,为了赋予聚合物阻燃性必须引入大量的含卤化合物。

    给予环氧聚合物阻燃性的方法,最广泛利用引入含卤化合物。作为添加剂应用于聚合材料,并已有工业规模生产的,根据资料介绍已约有2300多种化学化合物和混合物。必须注意,几乎在所有使用含卤有机衍生化合物的阻燃剂场合,都要有一定数量的三氧化二锑与它相配合。而且在没有氯化衍生物时三氧化二锑并不能影响聚合物的阻燃性能。在聚合物燃烧时氧化锑阻燃作用取决于阻燃剂的阻燃机理。

    由于产生游离的H和OH基形成支链,促使火焰在气相中蔓延。R中脱离出H、OH变成水,和形成R.,氧化以后重新形成OH,和继续燃烧。随着H和OH基减少,燃烧减缓和火焰熄灭。在氯烃存在下,预热分解范围中,三氧化二锑进行如(1)等系例的化学反应。在600℃温度以上材料表面的氧化锑层,于火焰区中进行(2)系例所示的反应。由反应式(2)可经看出,Sb2O3与所有的HCl反应生成SbOCl,在气相中进一步反应析出三氧化二锑,发生复分解作用。这样一来,三氧化二锑起着与******反应的作用,和防止它过早的挥发,因此使卤化氢分解的梯度缩小。******过早的挥发会导致聚合物失卤,加速燃烧,因为在低含卤情况下甚至会激烈燃烧。而三氧化二锑与它起作用,使之保持在聚合物中。为此,必须确定在聚合物中最适宜的组分含量比例,某些含量超出最适宜的范围,将增加聚合物的燃烧性。

    这样一来,把阻燃剂引入到聚合物中,产生抑制燃烧,减小燃烧区的热量。此外,卤化锑化合物在聚合材料表面形成保护膜,制止氧进入燃烧区,结果使火焰熄灭。

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