炭层提升阻燃效果的4种途径

在阻燃体系的配方中，有的炭层阻燃效果好，有的炭层阻燃效果稍微差一些，这其中的原因比较复杂。跟无卤阻燃剂配方，磷氮阻燃单体的品质，材料的种类等多个因素有比较大的关系，下面我们针对碳层提升阻燃效果的途径或方法作简单说明。

1，降低炭层的渗透性，增加高聚物降解液态产物的黏度，以降低其流动性。膨胀阻燃剂IFR也可能在气相中发挥阻燃作用，因为组成此类阻燃剂的磷-氮-碳体系遇热可能产生NO及NH3，而极少量的NO及NH3也能使燃烧赖以进行的自由基化合而导致链反应终止。另外，自由基也可能碰撞在组成泡沫体的微粒上而互相化合成稳定的分子，致使链反应中断。

2，提高炭层的热阻和材料表面温度，这有助于减少对流给热量，增加辐射热损失和加热材料的热耗量。

3，增加炭层的厚度和降低炭层的导热率。

4，增加炭化率，可降低逸至燃烧区的可燃性挥发产物的量。在膨胀阻燃剂IFR系统中加入某些成炭促进剂，可在这方面收到良好的效果。例如，在环氧树脂中加入少量分解时可放出氧的次氯酸钾，可由于提高成炭率而提高环氧树脂的阻燃性。5%的次氯酸钾可使环氧树脂的氧指数达到23%，但如次氯酸钾的加入量过多，则会引起材料氧指数急剧下降。又如，锡和钻化合物也可促进成炭，从而降低材料的燃烧速度。此外，这类金属化合物还能改变热裂挥发性产物的组成。

为使炭层具有良好的阻燃性，炭层的渗透性应尽可能低。例如，含磷酸铵的苯酚-甲醛树脂热裂时，形成的炭层的渗透性很低，由于炭层中磷化合物的存在而使Darcy常数降低几倍。用磷酸处理的苯酚-甲醛树脂（亚苯基双顺丁烯二酰亚胺）燃烧时形成的炭层，用磷酸铵改性的聚合物热裂时形成的炭层也都具低渗透性，从而使聚合材料的阻燃性提高。例如，对环氧树脂基复合材料，当用含磷化合物处理的焦炭层板覆盖时，其氧指数可由35%提高至52%以上。含磷多孔炭层的渗透性低，可能是由于在高温下生成的多磷酸酯（盐）的黏度很高，而使炭层中的孔隙填充之故。某些硼化合物也能降低炭层的渗透性。对于聚苯乙烯系统，当其被含氧化硼的酚-甲醛热裂并交联（交联剂为六亚甲基四胺）所形成的炭层覆盖时，其可燃性下降的贡献就部分来自炭层低的渗透性，但此炭层的渗透性与温度有关。低于450℃时，炭层渗透性先随温度升高而下降，然后随温度升高而增加。