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成炭技術(shù)是聚合物阻燃化的重要方法和途徑之一。在阻燃劑的阻燃機(jī)理中，紅磷、微膠囊化紅磷(以下簡(jiǎn)稱“微紅”)、磷酸酯、鹵化磷酸酯等含磷阻燃劑在空氣中受熱后，均先氧化生成P2O5，繼而生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸，它們可使一些含氧聚合物如環(huán)氧樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯等脫水成炭。炭質(zhì)層是不易燃的，它覆益、圍繞聚合物，隔絕空氣中的氧和火焰，起到阻燃作用。其它含硼阻燃劑如硼酸鋅等以及一些可吸收電子的物質(zhì) (路易斯酸類，如Sb2O3、FeCl3等)。也是促進(jìn)聚合物脫水而成炭，達(dá)到阻燃功功效。在膨脹阻燃技術(shù)中，膨脹阻燃劑也是通過上述類似的反應(yīng)歷程脫水成炭，不過它是在可產(chǎn)生磷酸等物質(zhì)的膨脹催化劑和噴氣劑、成炭劑的聯(lián)合作用下生成致密的多孔泡沫炭層的，比一般脫水成炭的阻燃功效要高一些。

使聚合物成炭、繼而實(shí)現(xiàn)阻燃化的另一個(gè)途徑是接枝和交聯(lián)成炭。PE、PP、PVC等皆可通過輻射交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)達(dá)到成炭效果，而PS則可通過化學(xué)交聯(lián)進(jìn)行Friedel-Crafts反應(yīng)而炭化。ABS則可通過接枝形成共聚物，繼而實(shí)現(xiàn)炭化。大多數(shù)聚合物的自成炭性和成炭速率都不同（如下表2所示）。所以，要加一些成炭劑或炭促進(jìn)劑去促使這些聚合物成炭，這就是聚合物成炭化的第三個(gè)途徑。在聚烯烴(典型的低成炭性聚合物) 阻燃配方中，有一些配方中加入季戊四醇，就是這個(gè)目的。

使炭化后的炭質(zhì)層緊密并固化形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是解決聚合物熔滴的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的防滴落是硅酸鹽類如滑石粉、硅酸鈣等。它們的防熔滴作用幾乎全部是物理方面的，即增加熔體內(nèi)的填充物，減少其流動(dòng)性，而這些傳統(tǒng)的防熔滴劑往往要加入量較大才會(huì)起作用，這對(duì)聚合物的物理機(jī)械性能會(huì)產(chǎn)生較大的不利影響，因而限制了它們的應(yīng)用。

目前的防熔滴滴落是從兩方面入手：

第一，選擇一些聚合物，加入交聯(lián)劑，使它能產(chǎn)生交聯(lián)固化結(jié)構(gòu)，形成緊密的炭層，阻止聚合物的熔體滴落，例如，使PP產(chǎn)生交聯(lián)固化結(jié)構(gòu)，從而防止PP熔滴滴落。

第二，向阻燃體系加入成炭劑或聚合物防滴落劑，如聚四氟乙烯(PTFE) 粉末等。

［peter58 在 2017-3-1 18:42:56 編輯過］

［peter58 在 2017-3-1 18:43:48 編輯過］

成炭量與發(fā)煙量的關(guān)系
一般，高聚物燃燒時(shí)生成的炭層，可明顯改善材料的阻燃性。且燃燒生成的炭量與材料的氧指數(shù)有很好的相關(guān)性。S.K.Brauman經(jīng)研究指出高聚物燃燒過程與成炭性的一般規(guī)則：①成炭量增加1/3，生煙量減少1/2；②使煙密度Dmax/g小于100，成炭量至少達(dá)到30%；③使材料的阻燃級(jí)別達(dá)UL 94 V-0，成炭量也至少達(dá)30%。

［peter58 在 2017-3-9 11:18:43 編輯過］

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