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橡胶粘土复合材料阻燃性能的分析.pdf
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硕士毕业论文第一章 2009 年 5 月
第一章文献综述
1.1 阻燃材料发展简史[1]
从 1735 年 Wyld 发表第一篇关于阻燃剂的专利以来,人类就开始了对阻燃
材料的研究历史。19 世纪人类开始逐渐对高分子材料阻燃进行研究,1820 年初,
Gay-lussac 发现铵盐与硼砂混合物对织物有阻燃效果。1908 年,英国的 G. A.
Engelard 和 H. H. Day 用天然橡胶与***气反应制得了***化橡胶,开创了以化学方
法阻燃改性高聚物的先河。1913 年,化学家珀金采用锡酸盐浸渍绒布,再用硫
酸铵溶液进行处理,获得较好的阻燃性能。他还对阻燃机理进行了理论上的研究,
开创了阻燃技术新纪元,标志着近代新阻燃方法的开始。1930 年,人们发现氧
化锑-***化石蜡协效阻燃体系,并将其在高分子材料中广泛应用,卤-锑协效作
用的发现被誉为近代阻燃技术的一个里程碑;1938 年,Tramm 第一次提出膨胀
型防火涂料的配方,它以磷酸二铵为催化剂,以二***二***为膨胀发泡剂,以甲醛
为碳化剂。1948 年,Olsen 和 Bechle 首先使用“intumescent”一词描述阻燃高聚
物受高热或燃烧时发生的膨胀和发泡现象。第二次世界大战中,美国开发了以四
羟******化磷为主的一系列纤维阻燃整理剂,后来英国 Albright-Wilson 公司在此
基础上开发出著名的 Proban 阻燃整理工艺,它开创了以阻燃剂与被阻燃材料反
应达到阻燃目的的新方法。同时军队对阻燃、防水帆布帐篷的需要,促进了***化
石蜡、氧化锑和黏结剂的阻燃系统的发展。这个系统立即被用于聚***乙稀和不饱
和聚酯,在不饱和聚酯中,***化石蜡容易渗出。20 世纪 30 年代,阻燃材料由织
物橡胶木材扩展到塑料,并发现卤系阻燃剂与氧化锑有陇同阻燃效果,这些发现
奠定了现代阻燃技术的基础。自 20 世纪 50 年代以来,随着高分了材料应用范围
的扩大,工业和日常生活中对于橡胶等高聚物产品的阻燃要求不断提高,大多数
制品需要经过阻燃处理,日前阻燃剂己经成为在高分了中用量仅次于增塑剂的高
分了改性剂。
国内阻燃技术的研究起步较晚,20 世纪 60 年代末开始,于 80 年代迅速发
展,现己进入一个相对稳定的时期。1985 年国内阻燃剂品种只有 40 多种,产量
为 5000 吨,仅为美国阻燃剂年产量的 1/10,但到 1998 年,国内阻燃剂年产量
超过 7 万吨,1999 年 13 万吨, 2005 年仅无机阻燃剂(占阻燃剂总量不足 30%)
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硕士毕业论文第一章 2009 年 5 月
就达 6 万吨。
近些年,有关用于橡胶的新型阻燃剂和新型阻燃技术的研究取得了一些进
展,相继有对三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁***橡胶、天然橡胶等产品阻燃性的研究
报道。与国外相比,我国阻燃橡胶研究与开发工作还处在基础阶段,产业化应用
研究还较薄弱;在阻燃橡胶的开发中,阻燃剂在橡胶中的分散、稳定性、阻燃剂
与橡胶组分间的相互作用机理、阻燃剂对橡胶性能改进的机理等方面的研究有待
进一步深入。
随着现代科学技术的飞速发展,许多先进的分析测试仪器的出现,以及电脑
的应用为阻燃科学研究提供了有力的手段。通过对燃烧深入的认识,一些新的阻
燃技术和阻燃方法将会被发明,如通过氧化、催化、抗氧化等方法改变高分子的
热降解历程达到阻燃;在高聚物中引入一些集团或元素,增加高聚物的成炭量;
加入微量的无机物使最大释热率大大下降;应用分子水平设计研制出阻燃效率
高、对环境友好、综合性能优良的阻燃剂和阻燃高分子材料已成为可能。
1.2 无卤阻燃的重要性和必要性
随着中国经济的发展,尤其是近年来火灾事故所带来的巨大危害,对材料的
阻燃性提出更高的要求。开发和使用在“生产—运输—贮存—再生—回收”这一
循环中对环境无害的产品,以保证实现国民经济的可持续发展战略。1986 年卤
素阻燃剂受到了二噁英(Dioxin)问题的困扰,未能获得德国蓝天使环保标志。
20 世纪 90 年代末,席卷全球的“无卤阻燃化”浪潮再次提示了环境保护与
人类间和谐发展的重要性。欧盟发布的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有
害物质的指令》,规定部分含溴阻燃剂不能使用在工程塑料的产品上,因而无卤
阻燃聚合物材料成为这一需求的必然产物。
总之,在新世纪人们将会更加重视环保,阻燃材料应有更加优良的综合性能
以满足人们日益增加的需要。因此,为了既满足人们的安全需求,又保证对人体
的无害以及环境不受污染,加快阻燃无卤化进程有着重要的意义。
2 橡胶的阻燃
2.1 橡胶的燃烧
橡胶作为高分子材料其燃烧过程比较复杂,整个燃烧过程比较长,分为四个
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硕士毕业论文第一章 2009 年 5 月
第一阶段,升温。这一步通过热传导、热对流或热辐射来实现。温度上升的
快慢通常取决于热传导的速度和燃烧对象(橡胶)的比热,如有的填充剂(如氢氧化
物类)在加热过程中会吸热而推迟升温。
第二阶段,热分解。当周围的环境温度达到特定胶种的燃烧点后,橡胶首先
开始变软、熔化,分解成低分子物。在此阶段无明火可见,可视为燃烧的前奏。
但一旦升温到橡胶的燃烧分解点后,就会分解出可燃气体,其生成量的大小决定
燃烧的速度、难易。
第三阶段,燃烧。上述从橡胶中热分解而得的产物与大气中的氧剧烈反应而
出现火焰,这标志着橡胶燃烧的正式开始。伴随着光和热的释放,形成新的低分
子可燃物(如 CO) ,不可燃物(如 CO2)以及烟雾。
第四阶段,继续燃烧。延续到可燃烧物体燃烧殆尽。
2.2 橡胶的耐燃等级
由于各胶种的化学成分以及添加物的品种和数量不同,它们的燃烧也有难易
之分。这种难易程度一般用氧指数衡量。几种不同胶种的生胶的氧指数见表 1。
表 1 不同胶种的生胶的氧指数%
胶种天然橡胶丁苯橡胶三元乙丙橡胶丁***橡胶***丁橡胶
生胶氧指数 18~20 21~22 17 21~22 38~40
由表 1 可见,含卤胶种具有较好的阻燃性(氧指数高),而不含卤胶种一般
耐燃性较差。从实用角度分析,在配制阻燃橡胶时可通过胶种和阻燃剂的选用、
搭配来实现,根据不同阻燃要求所常用的配方路线见表 2。
表 2 根据不同阻燃要求所常用的配方路线
阻燃等级相应的氧指数范围% 主体材料选择及配方措施
低度阻燃&20 非含卤橡胶添加适量阻燃剂
中度阻燃 20~30 非含卤橡胶加多量阻燃剂
高阻燃 30~40 含卤橡胶加含卤阻燃剂
橡胶的自身难燃并非获得阻燃的惟一途径,阻燃性差的橡胶经添加阻燃剂后
也可供一般阻燃使用。当然,高阻燃生胶配上阻燃剂后可进一步提升阻燃等级,
起到锦上添花的作用。
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下载次数：无卤阻燃型天然橡胶的研究--《世界橡胶工业》2008年07期
无卤阻燃型天然橡胶的研究
【摘要】：该文研究了阻燃剂种类和用量对天然橡胶硫化胶的阻燃性能、力学性能和硫化特性的影响。结果表明:单用氢氧化铝时,随着用量增加,硫化胶阻燃性能上升,但力学性能有所下降,氢氧化铝用偶联剂A151表面改性处理后,硫化胶力学性能有所改善;红磷作为阻燃剂用量比较少,在提高硫化胶阻燃性的同时可改善其力学性能;氢氧化铝、红磷和三氧化二锑并用可产生较好的阻燃协同效果,同时会加快橡胶的硫化速度。
【作者单位】：
【分类号】：TQ332
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&除小数板，板和大多数合成都是易燃或可燃材料，尤其以天然橡胶板和烃类合成橡胶板为甚。由这些橡胶材料制成的橡胶板制品亦具有可燃性或易燃性，而且燃烧时发热量大，火焰传播速度快，并释放大量的烟尘或有刺激性、腐蚀性、毒害性气体。因此如何使易燃的橡胶板制品变得、低烟、低毒，已成为近年来国内外着力研究的课题。使橡胶材料具有阻燃性的方法较多，其中简便、经济而又具有实效的方法是在橡胶料中加入。所谓阻燃剂，是指能保护材料不着火或使火焰难以蔓延的配合剂。在高聚物材料中，能够起到阻燃作用的物质主要是n、p、sb、c1、br、b、a1和mg的化合物。橡胶板的阻燃剂通常可分为反应型和添加型两大类，此外还有发烟抑制剂和有毒气体捕捉剂。& & 在实际运用过程中，由于遭到多钟内涵和外在因素的影响，阻燃橡胶板出厂价，为保证安全运用寿命，一般二类橡胶控制在100℃左右，耐油的丁晴橡胶为130℃，天宇生产阻燃橡胶板，酸酯橡胶为180℃.硅和氟类橡胶为200℃~250℃，短时间运用可达300℃~350℃。耐透气性在惯例的16种橡胶中，耐透气性-的有丁基橡胶、聚硫橡胶、氯磺化橡胶和氟橡胶。从实际使用视点出发，当前运用最广的为丁基橡胶、在较高温度下，也表现出较好的耐透气功能。如氢气透气量，在常温下天然橡胶为37，丁基橡胶为5.5，阻燃橡胶板，氯丁橡胶为10，而到50℃时则别离到达91、17、和28.橡胶板、橡胶专业生产商青岛广能公司发现，气体透过性-的为，在空气中约为天然橡胶的27倍，在氢气中为10倍，为制作氢气透气性商品的杰出资料。
阻燃橡胶板|天宇橡胶公司|阻燃橡胶板由河间市天宇橡胶材料有限公司提供。河间市天宇橡胶密封材料有限公司（www.tian-yu888.com）实力雄厚，信誉可靠，在 沧州 的工业用橡(乳)胶制品等行业积累了大批忠诚的客户。公司精益求精的工作态度和不断的完善创新理念将引领天宇橡胶公司和您携手步入辉煌，共创美好未来！
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