第3章　環氧樹脂膨脹型阻燃體系

3.1　膨脹型阻燃劑及其阻燃環氧樹脂材料

膨脹型阻燃劑（intumescent flame retardants， IFR）是繼含鹵阻燃劑以來的環保、高效的一種新型阻燃劑。一般來說，膨脹型阻燃劑是以氮、磷、碳為主元素的復合阻燃劑或單體阻燃劑，包括酸源、碳源和氣源三部分，具有無鹵、低煙、低毒、防熔滴和無腐蝕氣體產生等優點，含有膨脹型阻燃劑的聚合物在燃燒時表面會生成炭質泡沫層，起到隔熱、隔氧及抑煙等功效，表現出優良的阻燃性能，成為近年來阻燃領域的研究熱點之一^［1］。膨脹型阻燃劑的酸源一般為脫水劑，如聚磷酸銨、硅酸鹽和馬來酸酐等，這些物質在受熱后都能夠分解產生酸，酸源的主要功能是促進含羥基的有機物脫水生成不易燃的炭質層從而阻止放熱量大的碳氧化反應發生。炭源是指在燃燒過程中能被脫水劑奪走水分而被炭化的物質，炭源是形成泡沫炭層物質的基礎，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、酚醛樹脂和環己六醇等。氣源的主要作用是能夠在受熱分解時釋放出大量難燃且無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。炭質泡沫層就是在脫水劑和發泡劑的共同作用下形成的。膨脹型阻燃劑在具備一系列優點的同時也具有相容性差、易吸濕和分子量小等問題。因此，膨脹型阻燃劑的發展趨勢在四個方面進行了改進，分別為分子尺度的改進、表面改性、阻燃劑超細化、應用微膠囊技術，這些改性方法在一定程度上克服了膨脹型阻燃劑的缺點，提高了阻燃劑的性能^［2］。