第3章　環(huán)氧樹脂膨脹型阻燃體系

3.1　膨脹型阻燃劑及其阻燃環(huán)氧樹脂材料

膨脹型阻燃劑（intumescent flame retardants， IFR）是繼含鹵阻燃劑以來(lái)的環(huán)保、高效的一種新型阻燃劑。一般來(lái)說(shuō)，膨脹型阻燃劑是以氮、磷、碳為主元素的復(fù)合阻燃劑或單體阻燃劑，包括酸源、碳源和氣源三部分，具有無(wú)鹵、低煙、低毒、防熔滴和無(wú)腐蝕氣體產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，含有膨脹型阻燃劑的聚合物在燃燒時(shí)表面會(huì)生成炭質(zhì)泡沫層，起到隔熱、隔氧及抑煙等功效，表現(xiàn)出優(yōu)良的阻燃性能，成為近年來(lái)阻燃領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一^［1］。膨脹型阻燃劑的酸源一般為脫水劑，如聚磷酸銨、硅酸鹽和馬來(lái)酸酐等，這些物質(zhì)在受熱后都能夠分解產(chǎn)生酸，酸源的主要功能是促進(jìn)含羥基的有機(jī)物脫水生成不易燃的炭質(zhì)層從而阻止放熱量大的碳氧化反應(yīng)發(fā)生。炭源是指在燃燒過(guò)程中能被脫水劑奪走水分而被炭化的物質(zhì)，炭源是形成泡沫炭層物質(zhì)的基礎(chǔ)，主要以多羥基化合物或碳水化合物為主，炭源是IFR中很重要的部分，其性能優(yōu)劣將直接決定阻燃劑的阻燃效果，炭源的品種較多，主要為季戊四醇、丁四醇、聚酰胺、酚醛樹脂和環(huán)己六醇等。氣源的主要作用是能夠在受熱分解時(shí)釋放出大量難燃且無(wú)毒的氣體化合物讓炭化層膨脹，氣源的品種主要有尿素、三聚氰胺、聚磷酸銨和雙氰胺等。炭質(zhì)泡沫層就是在脫水劑和發(fā)泡劑的共同作用下形成的。膨脹型阻燃劑在具備一系列優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也具有相容性差、易吸濕和分子量小等問(wèn)題。因此，膨脹型阻燃劑的發(fā)展趨勢(shì)在四個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)，分別為分子尺度的改進(jìn)、表面改性、阻燃劑超細(xì)化、應(yīng)用微膠囊技術(shù)，這些改性方法在一定程度上克服了膨脹型阻燃劑的缺點(diǎn)，提高了阻燃劑的性能^［2］。