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2、)東都商廈特大火災(zāi),吉林省遼源市中心醫(yī)院,第二頁，共26頁。,阻燃材料(cilio),燃燒的條件(tiojin),阻燃材料的防火機(jī)理,（1）有機(jī)阻燃劑。,阻燃劑的分類,（2）無機(jī)阻燃劑,氫氧化鎂阻燃劑：原理、特點(diǎn)、應(yīng)用、改性研究,第三頁，共26頁。,燃燒(rnsho)的條件,燃燒的產(chǎn)生和進(jìn)行必須同時具備三個條件:即可燃物質(zhì)、助燃劑和火源。,為了(wi le)阻止燃燒的進(jìn)行，必須切斷燃燒過程中的三要素中的任何一個，例如降低溫度、隔絕空氣或可燃物。,第四頁，共26頁。,燃燒(rnsho)的條件,比較典型(dinxng)的微膠囊單體有:苯乙烯、甲基丙烯酸甲脂、甲基丙二酸二乙脂、甲基丙烯酸丁脂、甲基乙

3、烯酮、醋酸乙烯脂、丁二烯、氯乙烯、丙稀睛、乙烯基環(huán)己烷環(huán)氧化物、甲基丙烯酸等,無機(jī)阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻、氧化鑰、鋁酸氨尤其是氫氧化鋁、氫氧化鎂不僅可以起到阻燃作用(zuyng)，而且可以起到填充作用(zuyng)。,微膠囊化的實質(zhì):是用機(jī)物或無機(jī)物對阻燃劑微粒進(jìn)行包裹(bogu)，形成微膠囊燃劑;或以比表面積很大的無機(jī)物為載體，將阻燃物吸附在這些無機(jī)物載體的空隙中，形成蜂窩式微膠阻燃劑。,化鎂與聚合物的親和性，改善二者相容性，達(dá)到減小,可廣泛用于聚丙烯，聚乙烯，聚乙稀，高抗沖擊聚苯乙烯和A B S 樹脂等。,1)包裹(bogu)后的氫氧化鎂阻燃劑形成殼 一核結(jié)構(gòu)，聚

4、合物相容性好，對其物理機(jī)械性能影響小;,加強(qiáng)表面處理技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化,增加氫氧化鎂和氫氧化鋁(qn yn hu hu)的應(yīng)用以改變我國阻燃劑中鹵素比例過高的不合理結(jié)構(gòu)。,上海膠州路特大火災(zāi)(huzi),而且其分解的產(chǎn)物在阻燃的同時還能夠大量吸收橡膠、塑料等高分子燃燒所產(chǎn)生(chnshng)的有害氣體和煙霧，活性氧化鎂不斷吸收未完全燃燒的熔化殘留物，從使燃燒很快停止的同時消除煙霧、阻止熔滴，是一種新興的環(huán)保型無機(jī)阻燃劑。,化學(xué)阻燃原理：抑制熱三角中的任何一個元素,少量增效劑的添加可以降低氫氧化鎂的填充量，顯著地改善材料的阻燃及機(jī)械性能。,可廣泛用于聚丙烯，聚乙烯，聚乙稀，高抗沖擊聚苯乙烯和A B

5、 S 樹脂等。,低粉塵，細(xì)顆粒級的氫氧化鎂，提高了氫氧化鎂阻燃劑的使用效率，同等阻燃效果時的 填 充量可有 效降 低,3)積極開展復(fù)合阻燃劑的研究，選擇其它阻燃,3)加工性能得到改善。,阻燃材料(cilio)的防火機(jī)理,(1)防火材料本身具有難燃性或不燃性,(2)它還具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，可以延遲火焰溫度向被保護(hù)基材的傳遞。,(3)防火材料受熱分解出不燃惰性氣體，沖淡被保護(hù)物體受熱分解出的可燃性氣體，使之不易燃燒(rnsho)或燃燒(rnsho)速度減慢。,(4)含氮的防火材料受熱分解出NO、NH3等基團(tuán)，與有機(jī)游離基化合，中斷連鎖反應(yīng)，降低溫度。,第五頁，共26頁。,(5)膨脹型防火材料受熱膨

6、脹發(fā)泡，形成碳質(zhì)泡沫隔熱層封閉被保護(hù)的物體，延遲熱量與基材的傳遞，阻止物體著火燃燒或因溫度升高而造成(zo chn)的強(qiáng)度下降。,第六頁，共26頁。,熱源(ryun),氧氣(yngq),可燃物,絕緣(juyun),碳化,膨脹,吸熱反應(yīng),稀釋、減少氧氣,抑制、阻止火焰,不燃材料,減緩火焰的擴(kuò)散,防火基本原理,化學(xué)阻燃原理：抑制熱三角中的任何一個元素,第七頁，共26頁。,阻燃劑的分類(fn li),（1）有機(jī)阻燃劑。,有機(jī)阻燃劑分為磷系阻燃劑和鹵系阻燃劑兩個系列。磷系阻燃劑在室溫下多為液態(tài)，發(fā)煙量大，有毒性，要求被阻燃結(jié)構(gòu)中含有大量H、O元素才能脫水形成碳化層，因而其應(yīng)用受到很大限制。鹵系阻燃劑主

7、要包括氯和溴兩大類。從使用情況看，含溴阻燃劑使用更加普遍。這主要是由于溴化物熱分解后腐蝕性和毒性相對較小，而且較少量(sholing)使用即可達(dá)到與氯化物相同的阻燃效果。然而，從總的使用情況來看，鹵系阻燃劑由于其分解產(chǎn)物毒性大、煙霧大等缺點(diǎn)，正逐步被其他無機(jī)阻燃劑所代替,第八頁，共26頁。,（2）無機(jī)阻燃劑,無機(jī)阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻、氧化鑰、鋁酸氨尤其是氫氧化鋁、氫氧化鎂不僅可以起到阻燃作用(zuyng)，而且可以起到填充作用(zuyng)。它們具有熱穩(wěn)定好、高效、抑煙、阻燃、填充安全、對環(huán)境基本無污染等特點(diǎn)，在無機(jī)阻燃材料中得到廣泛的應(yīng)用,第九頁，共26頁。,氫氧

8、化鎂(qn yn hu mi)阻燃劑,原理：在受熱時（340-490度）發(fā)生分解吸收燃燒物表面熱量到阻燃作用；同時釋放出大量水分稀釋燃物表面的氧氣，分解生成的活性氧化鎂附著于可燃物表面又進(jìn)一步阻止了燃燒的進(jìn)行。,特點(diǎn)：氫氧化鎂在整個阻燃過程(guchng)中不但沒有任何有害物質(zhì)產(chǎn)生，,第十頁，共26頁。,而且其分解的產(chǎn)物在阻燃的同時還能夠大量吸收橡膠、塑料等高分子燃燒所產(chǎn)生(chnshng)的有害氣體和煙霧，活性氧化鎂不斷吸收未完全燃燒的熔化殘留物，從使燃燒很快停止的同時消除煙霧、阻止熔滴，是一種新興的環(huán)保型無機(jī)阻燃劑。,第十一頁，共26頁。,應(yīng)用：氫氧化鎂或活性氫氧化鎂廣泛用作PE、PP、P

9、VC、ABS、PS、HIPS、PA、PBT、不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂、橡膠等高分子材料的優(yōu)良阻燃劑和填充劑。在電子、不飽和聚酯和油漆(yuq)、涂料等高分子材料中，特別是對礦用導(dǎo)風(fēng)筒涂覆布、PVC整芯運(yùn)輸帶、阻燃膠板、蓬布、PVC電線電纜料、礦用電纜護(hù)套、電纜附件的阻燃、消煙及抗靜電領(lǐng)域，可代替氫氧化鋁，具有優(yōu)良的阻燃效果。,第十二頁，共26頁。,氫氧化鎂(qn yn hu mi)阻燃劑的改性研究,氫氧化鎂改性：,其單獨(dú)使用時為達(dá)到阻燃級別添加量往往很高，一般需要在 4 0%以上，有時甚至需要添加量超過聚合物本身質(zhì)量。這樣才有較好的阻燃效果。添加量過高勢必會降低聚合物的物理機(jī)械性能和加工性能，他們

10、與基材的相容性也較差。為此，人們常常(chngchng)對阻燃?xì)溲趸V進(jìn)行改性,第十三頁，共26頁。,第十四頁，共26頁。,1.超細(xì)化,2.表面(biomin)改性,3.協(xié)同增效復(fù)合化,第十五頁，共26頁。,劑與氫氧化鎂相配合，能大幅降低氫氧化鎂的添加,低粉塵，細(xì)顆粒級的氫氧化鎂，提高了氫氧化鎂阻燃劑的使用效率，同等阻燃效果時的 填 充量可有 效降 低,無機(jī)阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻、氧化鑰、鋁酸氨尤其是氫氧化鋁、氫氧化鎂不僅可以起到阻燃作用(zuyng)，而且可以起到填充作用(zuyng)。,1)包裹(bogu)后的氫氧化鎂阻燃劑形成殼 一核結(jié)構(gòu)，聚合物相容性好，對其物

11、理機(jī)械性能影響小;,氫氧化鎂除可以單獨(dú)填充聚合物材料外，還可以和其他阻燃劑如紅磷、氫氧化鋁、鹵系阻燃劑等復(fù)合使用。,第二十一頁，共26頁。,它們具有熱穩(wěn)定好、高效、抑煙、阻燃、填充安全、對環(huán)境基本無污染等特點(diǎn)，在無機(jī)阻燃材料中得到廣泛的應(yīng)用,其單獨(dú)使用時為達(dá)到阻燃級別添加量往往很高，一般需要在 4 0%以上，有時甚至需要添加量超過聚合物本身質(zhì)量。,燃燒(rnsho)的條件,(5)膨脹型防火材料受熱膨脹發(fā)泡，形成碳質(zhì)泡沫隔熱層封閉被保護(hù)的物體，延遲熱量與基材的傳遞，阻止物體著火燃燒或因溫度升高而造成(zo chn)的強(qiáng)度下降。,1.超細(xì)化,氫氧化鎂的超細(xì)化是將氫氧化鎂粉體粉碎(fn su)，采取

12、,適宜的手段使顆粒粒徑盡量縮小，甚至達(dá)到納米級，,增加阻燃劑與聚合物基體之間的接觸面積，增強(qiáng)氫氧,化鎂與聚合物的親和性，改善二者相容性，達(dá)到減小,用量和提高阻燃效率的目的氫氧鎂超細(xì)化后，對設(shè)備磨損小。,可廣泛用于聚丙烯，聚乙烯，聚乙稀，高抗沖擊聚苯乙烯和A B S 樹脂等。低粉塵，細(xì)顆粒級的氫氧化鎂，提高了氫氧化鎂阻燃劑的使用效率，同等阻燃效果時的 填 充量可有 效降 低,第十六頁，共26頁。,2.表面改性,氫氧化鎂的極性很強(qiáng)，表面帶有正電荷，具有親電性，且易團(tuán)聚，與高分子材料(cilio)的相容性差，因此必對氫氧化鎂進(jìn)行表面處理，常用方法包括微膠囊化、偶聯(lián)劑法等。,第十七頁，共26頁。,（1

13、）微膠囊化,微膠囊化的實質(zhì):是用機(jī)物或無機(jī)物對阻燃劑微粒進(jìn)行包裹(bogu)，形成微膠囊燃劑;或以比表面積很大的無機(jī)物為載體，將阻燃物吸附在這些無機(jī)物載體的空隙中，形成蜂窩式微膠阻燃劑。阻燃劑形成微膠囊化后可以表現(xiàn)出下列點(diǎn):,第十八頁，共26頁。,1)包裹(bogu)后的氫氧化鎂阻燃劑形成殼 一核結(jié)構(gòu)，聚合物相容性好，對其物理機(jī)械性能影響小;,2)穩(wěn)定性大大提高。以硅酸鹽，有機(jī)硅樹脂，環(huán)氧樹，含氟高聚物等進(jìn)行微膠囊化的氫氧化鎂可在3 5 0下趨于穩(wěn)定，適用于需要高溫加工的高聚物的阻燃藝中;,3)加工性能得到改善。氫氧化鎂經(jīng)微膠囊化后，可廣泛用于膜塑，擠出等常規(guī)工藝。,第十九頁，共26頁。,比較

14、典型(dinxng)的微膠囊單體有:苯乙烯、甲基丙烯酸甲脂、甲基丙二酸二乙脂、甲基丙烯酸丁脂、甲基乙烯酮、醋酸乙烯脂、丁二烯、氯乙烯、丙稀睛、乙烯基環(huán)己烷環(huán)氧化物、甲基丙烯酸等,第二十頁，共26頁。,（2）偶聯(lián)劑法,偶聯(lián)劑作用機(jī)理:,偶聯(lián)劑：是一類具有兩性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)(wzh)，它們分子中的一部分基團(tuán)與有機(jī)聚合物有親和力，另一部分與氫氧化鎂有親和力，這些親和力是由分子間力與化學(xué)鍵提供的。在聚合物材料生產(chǎn)和加工過程中，親水性的氫氧化鎂與聚合物難相容，通過偶聯(lián)劑的橋聯(lián)作用可以使它們緊密地結(jié)合在一起,第二十一頁，共26頁。,常用的偶聯(lián)劑主要(zhyo)包括:硅烷類，欽酸酷類，含鉻、鋯化合物及高級脂肪酸

15、、醇、醋等幾類。,第二十二頁，共26頁。,3.與其它阻燃劑的協(xié)同增效復(fù)合化,氫氧化鎂除可以單獨(dú)填充聚合物材料外，還可以和其他阻燃劑如紅磷、氫氧化鋁、鹵系阻燃劑等復(fù)合使用。少量增效劑的添加可以降低氫氧化鎂的填充量，顯著地改善材料的阻燃及機(jī)械性能。因此研究氫氧化鎂阻燃劑與其它阻燃劑之間的協(xié)同效應(yīng)，是解決氫氧化鎂阻燃劑應(yīng)用(yngyng)問題的又一關(guān)鍵。,第二十三頁，共26頁。,氫氧化鎂(qn yn hu mi)阻燃劑的發(fā)展趨勢,目前國外已大量使用無機(jī)阻燃劑，無機(jī)阻燃劑以氫氧化鋁(qn yn hu hu)和氫氧化鎂為主，其中 、西歐無機(jī)阻燃劑消費(fèi)量分別占阻燃劑總消費(fèi)量的60、64、50。,中國阻燃學(xué)

16、會主任委員歐育湘教授提出積極研制和生產(chǎn)低煙,低毒與環(huán)境友好的無鹵阻燃劑,特別是成炭型阻燃劑.加強(qiáng)表面處理技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化,增加氫氧化鎂和氫氧化鋁(qn yn hu hu)的應(yīng)用以改變我國阻燃劑中鹵素比例過高的不合理結(jié)構(gòu)。提高產(chǎn)品質(zhì)量,研發(fā)和生產(chǎn)具有明顯協(xié)效作用的低成本阻燃劑。,第二十四頁，共26頁。,1)超細(xì)氫氧化鎂，等量的氫氧化鎂阻燃劑，其徑愈小，比表面(biomin)積就愈大，阻燃效果就愈好。超納米化的氫氧化鎂，由于增強(qiáng)了界面的相互作用，以更均勻地分散在基體樹中，從而能更有效地善共混料的機(jī)械性能。,2)表面(biomin)處理的氫氧化鎂，,3)積極開展復(fù)合阻燃劑的研究，選擇其它阻燃,劑與氫氧化鎂相配合，能大幅降低氫氧化鎂的添加,量，有效地提高阻燃性能。,第二十五頁，共26頁。,謝 謝,第二十六頁，共26頁。,