膨脹型阻燃劑阻燃機理

IFR的阻燃作用主要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭層，它是一個多相系統(tǒng)，含有固體和液體和氣態(tài)產(chǎn)物。炭層阻燃性質(zhì)主要體現(xiàn)在:使熱難于穿透凝聚相，阻止氧氣進入燃燒區(qū)域，阻止降解生成的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物溢出材料表面。焦碳層形成過程為:在150℃左右，酸源產(chǎn)生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸;在稍高的溫度下，酸與碳源進行酯化反應(yīng)，而體系中的胺基則作為酯化反應(yīng)的催化劑，加速反應(yīng);體系在酯化反應(yīng)前和酯化過程中熔融，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡，與此同時，多元醇和酯脫水碳化，形成無機物及碳殘余物，體系進一步發(fā)泡;反應(yīng)接近完成時，體系膠化和固化，最后形成多孔泡沫炭層。

膨脹型阻燃劑有三個基本要素。即酸源、炭源和氣源。酸源又稱脫水劑或炭化促進劑，一般是無機酸或燃燒中能原位生成酸的化合物，如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等;炭源也叫成炭劑，它是形成泡沫炭化層的基礎(chǔ)，主要是一些含碳量高的多羥基化合物，如淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛樹脂等;氣源也叫發(fā)泡源，是含氮化合物，如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。三組分中，酸源最為主要，比例最大，且阻燃元素含于酸源中，所以酸源是真正意義上的阻燃劑，碳源和發(fā)泡劑則是協(xié)效劑。

膨脹型阻燃劑(IFR)是一種以氮、磷為主要組成的復(fù)合阻燃劑，它不含鹵素，也不采用氧化銻作為協(xié)效劑，該類阻燃劑在受熱時發(fā)泡膨脹，故稱為膨脹型阻燃劑，它是一類高效低毒的環(huán)保型阻燃劑。20世紀90年代后，膨脹型阻燃劑的研究逐漸開始活躍，它被公認為是實現(xiàn)阻燃劑無鹵化的有效途徑之一，其在紡織品的阻燃整理中也極具潛力。

膨脹型阻燃劑應(yīng)用于纖維和織物主要通過兩種方式，一是將阻燃劑配制成整理液，通過涂布等方式整理到織物表面，天然纖維大多采用此方法;二是將膨脹型阻燃劑作為一種共聚單體加入到聚合物中，大多用于合成纖維的阻燃。

合成一種具酸源、炭源和氣源三位一體的膨脹型阻燃劑是當今阻燃研究的一個熱點。此外，提高膨脹型阻燃劑的熱穩(wěn)定性，滿足聚合物高溫加工的需要，也是膨脹型阻燃劑今后的發(fā)展方向。

脫水劑是指在燃燒過程中奪走膨脹型阻燃劑中的成碳劑的水分的物質(zhì).在脫水的過程中可以重復(fù)再利用,所以也可以稱為脫水成碳催化劑!

有機磷系阻燃劑是一種阻燃性能較好的阻燃劑，它具有阻燃增塑雙重功能，并可代替鹵化系阻燃劑，具有一定的發(fā)展前景。近年來，研究人員針對阻燃劑的缺點研究開發(fā)的膨脹型阻燃劑，其活性成分之一為磷。含膨脹型阻燃劑的高聚物熱裂或燃燒時，表面形成一層膨脹炭層，具有阻燃（炭的極限氧指數(shù)達60％）、隔熱、隔氧功能，且生煙量少，也不易形成有毒氣體和腐蝕性氣體，有效地克服了有機磷系阻燃劑的缺點。