導入方法の違いにより、難燃剤は添加剤と反応性難燃剤に分けられます。 添加剤難燃剤は通常、物理的な方法でポリマーに組み込まれ、経済的で使いやすいですが、一般にポリマーとの相溶性が低くなります。 ポリマー材料の機械的特性の欠陥。
付加的な難燃剤の原理とは異なり、反応性難燃剤は、モノマーとコポリマーを形成したり、ポリマー上でグラフト反応を実行したりできるため、材料は耐久性のある難燃性を持つことができます。 さらに、反応性難燃剤は、ポリマー材料の機械的および機械的特性にほとんど影響を与えず、少量のみがより優れた難燃効果を達成できます。これは、現在の難燃性研究でホットなトピックです。 本稿では、主に反応性難燃剤の基本的な難燃メカニズムと、エポキシ樹脂、ポリウレタン、綿布、難燃紙の適用状況を紹介します。
反応性難燃剤の難燃メカニズム
高分子材料の燃焼プロセスは、物理的変化と化学的変化の両方を伴う多相反応を伴う複雑なプロセスです。 反応性難燃剤は、さまざまな難燃剤システムでさまざまな難燃メカニズムを示します。これは、難燃剤自体の組成とさまざまなポリマーの材料特性の違いによって引き起こされます。 しかし、一般的に、反応性難燃剤の難燃性メカニズムは、気相メカニズムと凝縮相メカニズムの2つのカテゴリーに分けることができます。
1.気相メカニズム
燃焼プロセスに対応して、反応性難燃剤の気相難燃メカニズムには、物理的効果と化学反応の両方が含まれ、さらに2つの相乗効果があります。 物理的効果は主に、部分的に反応する難燃剤が環境中の熱を吸収し、窒素、アンモニア、二酸化炭素などの不燃性ガスを分解して放出することで明らかになります。これらのガスは通常、ポリマー材料の亀裂で可燃性ガスを希釈する可能性があります。炎の中心に。 揮発性ガスの濃度を燃焼限界以下に下げ、材料が燃焼し続けるのを防ぎます。 一部の不燃性ガスも熱放散の影響を及ぼし、周囲の環境の温度を下げる可能性があります。
化学的効果は主にフリーラジカルの捕捉メカニズムに反映されます。 たとえば、一部のリンベースの難燃剤は、高温環境で関連するフリーラジカルを放出し、燃焼に寄与するH.およびOH。と反応する可能性があります。 この場合、燃焼の連鎖反応を防ぐことができ、火炎によって放出される熱を大幅に減らすことができます。
2.凝縮メカニズム
反応性難燃剤の難燃メカニズムには、凝縮相でのさまざまな作用モードがあり、炭素形成が最も一般的なモードです。 反応性難燃剤は、一般に、ポリマー、特にエポキシ樹脂、セルロースなどの酸素含有ポリマーのチャー形成を大幅に増加させる可能性があります。
炭素層は一般に気相と凝縮相の境界領域に形成され、優れた保護効果を発揮します。 空気中の酸素や熱の伝わりを防ぎ、可燃性ガスの発生を抑える効果を発揮する保護バリアと言えます。 綿織物への難燃剤の塗布を例にとると、凝縮相の繊維高分子鎖の熱分解反応過程を変化させ、脱水、架橋などの反応を促進し、徐々に炭素層を形成します。 その過程で残留炭素量が増加し、可燃性ガス量が減少した。
凝縮相木炭難燃剤
反応性難燃剤は、炭素残留物を増加させるだけでなく、炭素の抗酸化を促進し、炭素が二酸化炭素に完全に酸化されるのを防ぎ、それによって酸化によって放出される熱を減らすことができます。 チャーの形成に加えて、凝縮相における反応性難燃剤の作用モードには、フリーラジカル阻害、溶融ポリマー粘度の影響メカニズム、および表面コーティングの効果も含まれます。
フリーラジカルの抑制やチャー形成などの難燃性の概略図
通常、難燃性材料の反応性難燃剤の主な機能は、ポリマーの燃焼時に不燃性ガスを生成し、可燃性ガスの濃度を希釈し、燃焼および分解中の材料の熱効果を効果的に低減し、炭化効果を高めることです。 。 量、酸素と熱の移動を妨げます。 また、一部の高分子材料を反応性難燃剤で処理した後、発火温度が大幅に上昇し、難燃剤の効果も得られます。
ポリウレタンへの応用
ポリウレタン（PU）は、有機単位をウレタンで結合したポリマーで、優れた耐ノイズ性、断熱性、耐摩耗性など、多くの優れた特性を備えています。 難燃剤処理を行わない場合、ポリウレタン材料の限界酸素指数（LOI）は約18％です。これは燃焼しやすく、人体に有害な多くの熱と有毒ガスを放出します。 現在、ポリウレタン反応性難燃剤は、一般に、グラフト反応によりポリウレタンの分子構造に難燃機能を有する基を導入し、高温環境におけるポリウレタン材料の難燃効果と熱安定性を向上させています。
ポリウレタン材料の難燃剤改質では、リン含有難燃剤が最も使用されており、優れた難燃効果を有するだけでなく、煙および環境保護も低い。 原理は、POまたはPC結合などの化学結合の形でポリウレタンにリンを導入することです。 材料構造では、これらの共有結合はより大きな結合エネルギーとより強い安定性を持っています。
窒素含有反応性難燃性難燃性ポリウレタン材料は、一般に、共有結合を介してメラミン基をポリウレタン構造に導入します。 メラミンは、67パーセントの窒素原子を含む安定した結晶性化合物です。 温度は350度に達します。 それは昇華し、多くのエネルギーを吸収し、周囲温度を下げます。 そして、より高い温度では、メラミンは分解して窒素を生成し、熱的に安定した凝縮物を形成します。
単一の難燃剤要素の導入と比較して、2つ以上の難燃性要素を備えた反応性難燃剤は、難燃性効果および熱安定性の点で優れています。
