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聚丙烯（PP）能够阻燃的原理是什么？
2024-07-27
聚丙烯（PP）作为五大通用塑料之一，在各行各业中都有着广泛的应用，然而PP易燃的特点也限制了其应用空间，阻碍了PP材料的进一步发展，因此PP的阻燃改性一直是人们关注的重点。为了避免火灾，很多国家现在对家电产品的电子部件和电气部件所使用的材料要求阻燃化。 阻燃剂PP中，63%要求ul94v-0，23 %要求ul94v-2，12 %为DIN4102B1和1%为其他阻燃剂。PP的高结晶性和易燃性使电气和其他行业难以达到所需的高阻燃性，进一步增加了成本。 但是，随着社会对塑料制品阻燃要求的增加，阻燃PP的比例增加后，目前阻燃PP的年增长率为8%。一、高分子材料的燃烧过程与机理01 燃烧过程高分子材料是指分子链上含有碳、氢、氧等元素的高分子化合物，大多数的高分子都是可燃的。高分子材料的燃烧是一系列物理变化和化学反应的综合，因此在高分子材料的燃烧过程中会表现出熔融软化、体积变化等特殊的现象。高分子材料的燃烧过程如图1所示，基本上可以分为以下三个步骤：（1）随着温度的逐渐提高，分子链中比较弱的键就会发生断裂，材料开始发生热分解反应。随着高分子材料热分解反应的不断进行和加剧，材料表面逐渐产生小分子气体，这些气体大多数都是具有可燃性的，这些可燃性的小分子气体与空气中的氧气混合从而形成了可燃性混合气体；（2）随着分解反应的进行，高分子材料表面的混合气体的可燃物浓度逐渐增大，当混合气体的可燃气体浓度和外部环境温度达到燃烧所需的临界条件时，便会发生剧烈的化学反应，材料表面被迅速点燃；（3）可燃性混合气体快速燃烧，放出大量的热，产生的热量不仅会传播到材料的底部，还会进一步提高材料周围环境的温度，从而加速材料的分解，从而产生更多的可燃性气体，最终使得燃烧反应持续进行。因此，高分子材料的燃烧可以看成是一个逐步促进、循环反应的过程。作为碳氢化合物，PP的氧指数仅为17.4，易于燃烧，阻燃性差，且燃烧时发热较大，同时伴随着滴落容易引起火灾，对生命财产造成威胁。在电子电器领域，PP的这个易燃特性限制了其更广泛的应用，因此有必要对PP材料进行阻燃的研究开发。
02 阻燃机理
阻燃机理大致可分为两类：连锁反应终止机理、表面隔绝机理和中断热交换机理。（1）连锁反应终止机理PP燃烧时，先分解为烃，然后在高温下进一步热氧化裂解为游离的HO·，HO·的连锁反应是燃烧得以持续燃烧的原因，而连锁反应的终止就是消耗燃烧过程中产生的 HO·。（2）表面隔绝机理PP在燃烧时，阻燃剂不单吸收热量，还会在PP表面上生成固态化合物，该化合物起到阻隔基体与空气接触的作用，从而阻止燃烧。（3）中断热交换机理该机理指的是阻燃剂在燃烧过程中能够吸收大量的燃烧热，使燃烧反应缺少足够的热量，进而发生自熄现象，达到阻燃效果。
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