「干货」塑料燃烧常识盘点以及常见阻燃塑料所用阻燃筹划介绍

但是，绝大多数常用塑料在空气中是可燃或易燃的，燃烧时会产生大量烟雾和有毒气体，使人中毒窒息而去世，且影响消防接济事情。
因此，塑料和阻燃改性技能已引起天下各国的高度重视。

常用塑料的燃烧特性

塑料的燃烧过程和燃烧反应

塑料的燃烧过程

塑料的燃烧过程是一个非常激烈繁芜的热氧化反应，具有冒浓烟或炽烈火焰的特色。
塑料燃烧的一样平常过程可分为5个基本阶段。

第一阶段：加热升温。
塑料之以是发生燃烧，首先是由于在外部热源的浸染下温度上升。
热塑性塑料此时会有熔融征象。

第二阶段：热分解。
当塑料受热升温至分解温度时，将发生热分解，并产生可燃性气体和其他热分解产物，紧张包括：

①可燃气体，如甲烷、乙烷、丙烷、甲醛、丙酮、一氧化碳等。

②不燃气体，如二氧化碳、氮气等。

③液体产物，即熔融降解聚合物和预聚体。

④固体产物，如碳化物等。

⑤烟气，即悬浮于空气中的固体（如碳）颗粒。

第三阶段：着火。
当塑料受热分解产生的可燃气体浓度达到着火及先后，与氧气相遇，并且被加热到点燃温度时，即可引发塑料燃烧，并从局部向整体扩散。

第四阶段∶持续燃烧。
当塑料的燃烧净热，即塑料的燃烧热与加热毗邻材料到燃烧状态所需的热量之差即是或大于0时，塑料将持续自行燃烧。

第五阶段∶燃烧停滞。
当塑料燃烧进行到燃烧净热为负值时，则已着火的塑料将会在点火源移开后停滞燃烧。

聚合物燃烧基本过程示意图

塑料的燃烧反应

塑料热分解产物的燃烧是按照自由基链式反应进行的，其机理与塑料热氧降解类似，包括以下四步：

1、链引发

2、链增长

3、链支化

4、链终止

影响塑料燃烧的成分

影响塑料燃烧的成分很多，包括作为内因的聚合物燃烧特性和作为外因的燃烧环境条件。
在燃烧环境条件相同的情形下，则紧张取决于聚合物的燃烧特性，包括化学组成和构造、比热容、热导率、分解温度、燃烧热、闪点和自燃点、火焰温度、极限氧指数以及燃烧速率等。

化学组成和构成

聚合物燃烧本色上为聚合物受热发生热分解产生的可燃性气体的燃烧，因此化学组成和构造不同的聚合物由于热分解产物中可燃性气体含量不同而具有不同的燃烧特性。
显然，热分解产物中可燃性气体含量越高的聚合物越随意马虎燃烧。

常用塑料的热分解产物

比热容

所谓比热容便是1g物质温度升高（或降落）1℃所需接管（或放出）的热量。
在其他成分相同的情形下，比热容大的聚合物质料，在燃烧过程的加热阶段须要较大的热量，因此较难燃烧。

常用塑料的热分解产物

导热率

热导率又称导热系数，是一个表示物质热传导性能的物理量。
在其他成分相同的情形下，热导率大的聚合物质料，在燃烧过程的加热阶段升温较慢，因此较难燃烧。

分解温度

由于聚合物燃烧本色上为聚合物受热发生热分解产生的可燃性气体的燃烧，因此，一样平常来说，热分解温度较低的聚合物较易燃烧。

常用塑料的热分解温度

燃烧热

燃烧热是坚持燃烧和延燃的主要成分。
大多数聚合物的燃烧是放热反应。

02

闪点和自燃点

闪点是明火可以引燃的最低温度，而自燃点是不需明火引燃而自发燃烧的最低温度。

常用塑料的闪点和自燃点

火焰温度

与燃烧热一样，火焰温度是坚持燃烧和延燃的主要成分。
大多数聚合物的火焰温度比火柴和喷鼻香烟高得多，约达2000℃。

常用塑料的火焰温度

极限氧指数

能坚持聚合物燃烧的稠浊气体中氧气的最小体积分数，称为聚合物的极限氧指数（LOI），简称氧指数（OI）。
氧指数是衡量聚合物质料是否燃烧的主要指标。
由于空气中氧气的体积分数为20.9%，以是，氧指数小于21%的聚合物，一样平常可在空气中被点燃。

常用塑料的氧指数

燃烧速率

燃烧速率影响失火的发展蔓延。
各种聚合物质料的燃烧速率不尽相同，因此，燃烧时的传播速率也有快慢。
在实际失火中，材料的燃烧速率受外界气体的扰动和扩散、热的传导、对流和辐射等成分的影响。

阻燃剂的三大分类

01

按所含阻燃元素分类

按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系、磷系、氮系、硫系、磷-卤系、磷-氮系、硅系、锑系、硼系和铝镁系等几类阻燃剂，个中卤系阻燃剂是目前天下上产量最大的阻燃剂之一，具有添加量少、阻燃效果显著的特点，在阻燃领域霸占主要地位。

02

按阻燃剂的利用方法分类

按阻燃剂利用方法的不同，阻燃剂可分为反应型和添加型两大类。

(1）反应型阻燃剂

反应型阻燃剂是指分子内具有可反应官能团，能够在聚合物合成过程中参与反应，并结合到聚合物分子中的阻燃剂。
其优点是稳定性好、阻燃浸染持久、毒性小、对塑料性能影响较小，可以认为是一类空想的阻燃剂。
缺陷是运用未便利，品种较少，目前利用量仅占阻燃剂的10%-20%旁边。
反应型阻燃剂紧张用于热固性塑估中，有时也用于热塑性塑估中。
有些反应型阻燃剂也可用作添加型阻燃剂。

(2）添加型阻燃剂

添加型阻燃剂是在塑料加工前掺入塑估中，并以物理状态分散在稠浊估中的阻燃剂。
其特点是利用方便、适用性强，目前其利用量占全体阻燃剂的80%-90%。
缺陷是在改进阻燃性的同时，降落了塑料本身固有的某些性能，如加工性和力学性能等。
添加型阻燃剂常用于热塑性塑估中。

03

按阻燃剂组分分类

按阻燃剂组分的不同可将阻燃剂分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。

(1)无机阻燃剂

无机阻燃剂的品种很多，不同的无机阻燃剂的功能不同。

有单独利用即显示阻燃效果的,如红磷；有与含卤有机阻燃剂并用而显示阻燃效果的,如Sb₂O₃ ；还有既起添补剂浸染又能分解结晶水而显示阻燃效果的,如氢氧化铝。

无机阻燃剂具有热稳定性好、无毒、不产生堕落性气体、不挥发、抑烟、效果持久、价廉等优点，缺陷是会对聚合物质料的加工成型性能和物理、电气性能等产生负面影响。

(2)有机阻燃剂

有机阻燃剂的品种大概多,按化合物类型细分,紧张有磷系和卤系阻燃剂两类。
磷系阻燃剂还可分为不含卤和含卤阻燃剂;而卤系阻燃剂也可分为氯系和溴系阻燃剂。

有机阻燃剂，尤其溴系有机阻燃剂,由于阻燃效果好、用量少、对塑料制品的性能影响小，因此，只管存在有毒、发烟量较高并会开释高堕落性的卤化氢气体等问题,目前仍是运用广泛的主要阻燃剂。

常见阻燃塑料及其阻燃方案

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阻燃PC/ABS

PC具有冲击强度高、抗蠕变、尺寸稳定性好、耐热、透明和介电性能优秀等优点，但同时也存在加工流动性差、随意马虎发生应力开裂、对缺口敏感、耐磨性差等缺陷；ABS具有较好的耐化学药品性和成型加工性，然而其耐热和耐候性相对较差。
两者共混改性所得的PC/ABS合金在性能上可互补，广泛运用于汽车工业、通信设备、电子电器、照明设备等。

PC/ABS运用于复印机

为了知足一些运用领域中的防火安全哀求，PC/ABS合金必须具备良好的阻燃性。
例如在新能源汽车充电桩以及部分电子电气阻燃等级要达到V-0。
用于PC/ABS共混体系目前效果较好的是热稳定性好的双磷酸酯类以及磷酸酯齐聚物等，个中BDP对PC/ABS合金表现出良好的阻燃性能.

无卤阻燃PC/ABS的紧张生产企业有科思创、沙比克、LG化学、锦湖日丽、万华化学、鲁西化工等。

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阻燃PC

PC具有耐热性好、光学性能精良、尺寸稳定性好、机器强度高以及冲击强度优秀等特性，广泛用于家电、电子电器、汽车配件、机器设备和光学仪器零部件等，环球PC产能超过1000万吨。

PC的极限氧指数 （LOI）可达21%～24%，材料本身可达 UL94 V-2级阻燃，但仍无法知足分外领域对阻燃性能的哀求，如电子电气和汽车领域均哀求PC阻燃等级达到V-0。

阻燃PC中，以全氟烷基磺酸钾（PPFBS）为代表的磺酸盐类阻燃剂效果最佳，添加少量(0.5%以下）的磺酸盐阻燃剂就能显著改进PC的阻燃性能，达到1.6～3.0mm V-0的阻燃等级，并且改性后PC的物理性能和力学性能与通用PC相称，还能保持透明。

透明阻燃PC板材

工业化PC产品中利用最多的磷系阻燃剂是三苯基磷酸酯（TPP）、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）（RDP）和BDP，在阻燃剂的添加量为10%（质量分数）时，1.6mm厚度PC可达V-0级别，个中TPP在高温下易挥发，仅在气相中发挥阻燃浸染；RDP和BDP可同时在气相和固相发挥阻燃效果。
TPP常温下为固态，热稳定性相对较差，在PC加工温度下随意马虎挥发；RDP和BDP常温下为液体，热稳定性较好；BDP较RDP抗水解性能好。

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阻燃ABS

ABS光泽度高、韧性好、耐热和耐低温性能好、加工性能精良、具有优秀的综协力学性能；ABS电性能不随温度和湿度的改变而涌现很大变革，是良好的绝缘材料，广泛运用于家用电器、视听设备、办公用品和电子电气等领域，环球产能超过1000万吨。

ABS树脂可燃，LOI为18.3％～18.8％， 按UL94标准属于HB级别。
ABS着火时燃烧速率快，并且放出大量毒气和黑烟，不利于实际运用。
目前紧张以卤素阻燃剂与Sb2O3复配利用， 卤锑协同浸染对ABS进行阻燃改性，紧张用的溴系阻燃剂有TBBA，DBDPE等。

阻燃ABS紧张运用于电话、电脑、液晶显示器（LCD） 等电子电气设备外壳、汽车内构部件和外部构件、小型厨房电器、工具盒真空吸尘器的外壳等。

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阻燃HIPS

HIPS是由聚苯乙烯（PS）与聚丁二烯（PB）通过共聚制得，拥有两者共同的优点，易加工、尺寸稳定性好且电绝缘性优秀、抗冲性较高，本钱低，被广泛运用于食品包装、家用电器、电子产品及军用物资的外壳包装等领域。

阻燃HIPS运用于空调外壳

但HIPS的LOI仅为18％，易燃烧，为了提高利用安全性，必须对其进行阻燃改性。
用于HIPS阻燃改性的紧张为溴系阻燃剂如十溴二苯乙烷（DBDPE）等，大多与Sb2O3合营协同浸染，具有优秀的阻燃效果。

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阻燃PBT

PBT是一种结晶型饱和聚酯，具有精良的力学性能、较好的尺寸稳定性、良好的电绝缘性以及耐化学药品堕落等特点，广泛运用于汽车、电子电器、机器等领域。
但PBT的阻燃性能差（UL94HB级），在空气中易燃烧，难以成炭，燃烧时易滴落，且开释出大量浓烟和有毒气体，易产生比较大的危险，因此必须对其进行阻燃改性。

阻燃PBT运用于电子电器

用于PBT阻燃改性的阻燃剂紧张为卤系阻燃剂，比较常用的是溴系阻燃剂如DBDPE、溴化环氧树脂等，通过与Sb2O3合营协同浸染，达到优秀的阻燃效果。
PBT中利用的阻燃剂还包括二乙基次膦酸铝（ADP）或其与氢氧化镁、氢氧化铝等的复配产品。

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阻燃PA

PA具有良好的力学性能、电学性能和较为突出的润滑性能，广泛运用于电子元件及汽车零件等领域。
未改性的PA阻燃等级为UL94 V-2级，LOI为20％～22％，在打仗到明火的情形下，会发生快速燃烧，放出大量热，同时还会因熔融存在滴落征象，这为明火的进一步扩散制造了条件。
为防止失火危害，工业上对汽车、电器等产品中利用的PA复合股料有着明确的阻燃哀求，一样平常须要其达到UL94 V-0级别。

卤系阻燃剂由于与PA相容性好，阻燃效率高，在PA中的运用很广泛。
无卤阻燃PA中利用的阻燃剂有所差异，一样平常纯PA阻燃添加12-15%的MCA即可，而PA/GF体系由于“烛芯效应”，须要阻燃效率更高的二乙基次膦酸铝（ADP），再辅以MPP等起到协效和降本浸染，也有与氢氧化镁、氢氧化铝等的复配阻燃PA产品。

文章来源：第八元素塑料版