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       磷氮類膨脹型阻燃劑主要由炭源(成炭劑)、酸源(脫水劑)和氣源(發(fā)泡劑)3部分組成。炭源是能生成膨脹多孔炭層的物質(zhì)，一般是含碳豐富的多官能團(如-OH)成炭劑，如季戊四醇及其二縮醇、淀粉等，其有效性與活性羥基的數(shù)量有關，應在低于自身或塑料基體分解的溫度下先與炭化催化劑反應。酸源一般是在加熱條件下釋放無機酸的化合物，對無機酸的要求是沸點高和氧化性不太強，它必須能使含碳多元醇脫水，但在火災發(fā)生之前不宜發(fā)生脫水反應，所以常用的酸源都是鹽或酯。氣源是受熱放出惰性氣體的化合物，一般是銨類和酰胺類物質(zhì)，如尿素、蜜胺、三聚氰胺等，須在適宜的溫度下分解，并產(chǎn)生大量氣體。

 

      單體型磷氮類阻燃劑就是炭源、酸源、氣源共同存在于同一分子中，分子結構中一般都含有自由的、可離子化的氫的衍生物，因此才能在加熱時產(chǎn)生膨脹作用。混合型磷氮類阻燃劑是由磷酸鹽、多元醇和含氮化合物三部分組成的混合物。其中比較典型的就是聚磷酸銨/季戊四醇/三聚氰胺(APP/PER/MEL)阻燃體系。

 

      磷氮類阻燃劑的阻燃機理

 

    膨脹型阻燃劑在受熱時，成炭劑在脫水劑作用下脫水成炭，炭化物在膨脹劑分解的氣體作用下形成蓬松發(fā)孔封閉結構的炭層。該炭層為無定形炭結構，其實質(zhì)是碳的微晶，一旦形成，其本身不燃，并可阻止塑料與熱源間的熱傳導，降低塑料的熱解溫度。另外，多孔炭層可以同時阻止熱解產(chǎn)生的氣體擴散以及外部氧氣擴散到未裂解塑料表面，使燃燒的塑料得不到足夠的氧氣和熱能而自熄，是典型的凝聚相阻燃機理。炭層形成的歷程是：

 

    (1)在較低的溫度下酸源釋放出無機酸。

 

    (2)在稍高與釋放酸的溫度下，發(fā)生酯化反應，體系中的胺可以作為酯化反應的催化劑。

 

    (3)體系在酯化前和酯化過程中熔化。

 

    (4)反應產(chǎn)生的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使熔融體系發(fā)泡，與此同時，多元醇磷酸酯脫水炭化，形成無機物及炭殘留物，且體系進一步膨脹發(fā)泡。

 

    (5)體系膠化和固化，形成多孔泡沫炭層。