阻燃机理

PLA燃烧形式主要有蒸发燃烧、热分解燃烧、阴燃，其依次经历受热分解、点燃起火、充分燃烧、火焰传播4个过程，分别对应于PLA基体材料未反应层、降解区域、残炭区域和气相区域的4个不同区域。由此可知，热源、氧气、可燃物（“火三角”） 是维持燃烧的三个必备要素，只要破坏其中任意一个即可达到阻燃目的，一般可以通过凝聚相（吸热冷却、隔离屏蔽等） 与气相（稀释可燃气体、捕捉自由基等）机理达到阻燃改性效果。PLA的常用阻燃剂种类如下：

卤素阻燃剂

卤素阻燃剂指的是含卤素元素（尤其是含氯或溴元素） 的阻燃剂，如氯化石蜡、十溴二苯醚、四溴双酚A、六溴环十二烷等，常与三氧化二锑协效剂共同使用，增强阻燃效果。卤素阻燃剂以气相阻燃机理为主，其在高温燃烧时产生的卤化氢可有效捕捉PLA燃烧产生的高活性自由基（·H和·OH），生成低活性的卤化自由基，减缓甚至终止燃烧反应。此外，卤素有利于PLA生成焦炭残留物，形成致密炭层保护PLA基体材料。缺点是：含卤阻燃剂阻燃的PLA 材料在燃烧时生成大量的烟而且会产生腐蚀性的气体对环境有很大的害处。

磷系阻燃剂

磷系阻燃剂指的是含磷元素的阻燃剂，具有低毒低烟、高效环保等优点。按其组分可分为无机、有机磷系阻燃剂两大类，无机磷系阻燃剂主要有红磷、磷酸盐以及聚磷酸盐等，有机磷阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷杂环化合物等。其中，9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO) 及其衍生物由于具有高含磷量（14.58%），被广泛应用于PLA及其他高分子材料阻燃改性领域。

氮系阻燃剂

氮系阻燃剂指的是含氮元素的阻燃剂，具有绿色低毒、稳定性高、抑烟效果好等优点，常用氮系阻燃剂包括三聚氰胺及其盐（三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐）、双氰胺和磷酸胍盐等三嗪类化合物。一方面氮系阻燃剂在燃烧时分解产生氮氧化物、二氧化碳与水蒸气等惰性气体，可显著降低材料表面挥发性可燃物浓度；另一方面，阻燃剂在分解过程中从PLA基体中吸收热量，使材料温度大幅下降，从而达到材料阻燃效果。

硅系阻燃剂

添加少量的含硅化合物不仅能提高材料的热稳定性． 而且能改善其阻燃性能． 其阻燃机理被认为是本质结构增强了炭层的阻隔性能。硅系阻燃剂包括二氧化硅、层状硅酸盐等无机硅和硅烷、硅氧烷等有机硅阻燃剂。硅系阻燃剂具有热释放速率小，产烟量低、火焰传描速度慢等优点，不过价格普遍比较昂贵。

膨胀型阻燃剂

膨胀型阻燃剂指的是以磷、氮、碳三种元素为核心组分的阻燃剂，通常由碳源（成炭剂，一般由富含碳元素的多羟基物质组成，如天然高分子木质素、壳聚糖、纤维素、环糊精、淀粉以及季戊四醇等）、酸源（脱水剂，一般由呈酸性物质组成，如聚磷酸铵、无机酸等）、气源（膨胀剂，一般由含氮的三嗪类化合物组成，如三聚氰胺、双氰胺等） 三部分组成，具有绿色环保、低烟低毒、性价比高等优点。膨胀型阻燃体系相对于含卤阻燃体系而言燃烧时不会生成腐蚀性气体和大量的烟。

对于复配膨胀型阻燃剂， 聚磷酸铵(APP) 是常用的酸源，但其存在着易潮解的缺陷导致性能受损。为避免上述问题，有学者采用聚氨酯对APP进行微胶囊处理(MCAPP)，并与三聚氰胺(MA)、淀粉共同组成复配膨胀型阻燃剂用于PLA阻燃改性。复配膨胀型阻燃剂对PLA具有良好的阻燃效果且易于工业化生产推广，但存在着添加量过大(一般大于20%)、阻燃效率低、相容性差等问题，严重地破坏了PLA材料综合性能，导致所得制品应用领域受限，因此高效单组分膨胀型阻燃剂成为新的研发方向。

无机阻燃剂

无机阻燃剂指的是以无机纳米材料为主的阻燃剂，包括金属氢氧化物（氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌等）、碳纳米材料（碳黑、碳纳米管、石墨烯）等。该类阻燃剂具有绿色环保、无毒稳定、成本低廉等优点，其阻燃作用兼具凝聚相与气相阻燃机理。气相机理：无机阻燃剂高温燃烧时会失去结合水并生成水蒸气等惰性气体，可有效稀释材料表面挥发性可燃物浓度。凝聚相机理：无机阻燃剂燃烧时可从基体材料吸收热量，显著降低材料表面温度。

注：文本素材来源于网络

相关产品推荐：

阻燃剂_防火剂_阻燃母粒_环保阻燃剂_液体阻燃剂_无卤阻燃剂_胶粘剂阻燃剂_PE阻燃剂_硅橡胶阻燃剂_塑料阻燃剂_木材阻燃剂_聚氨酯阻燃剂_尼龙阻燃剂_胶带阻燃剂_树脂阻燃剂_PVC阻燃剂_纺织阻燃剂_上海阻燃剂_阻燃剂厂家