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纖維是否可以變軟和/或熔化(由表3中的物理轉化溫度所界定)決定著它是否具有熱塑性。熱塑性因其相關的物理變化,可嚴重影響阻燃劑的行為。傳統(tǒng)的熱塑性纖維(例如,聚酰胺、聚酯和聚丙烯)一收縮即可離開點燃火焰,從而避免被點燃:這使它們表面上顯現(xiàn)出阻燃性。事實上,如果收縮受阻,它們便會猛烈燃燒。這種所謂的支架效應可在聚酯-棉以及類似的混紡織物上看到,即熔融聚合物熔化到非熱塑性棉上并被點燃。類似的效應也可在由熱塑性和非熱塑性成分組成的復合紡織品上看到。
隨著上述效應而來的是熔滴(通常是有焰熔滴)問題,這種滴淌雖可移除焰鋒的熱并促使火焰熄滅(因而可以'通過'垂直火焰試驗),但卻能使位于其下的表面(如地毯或皮膚)發(fā)生燃燒或二次點燃。
多數(shù)在批量生產期間或作為整理劑施用于傳統(tǒng)合成纖維上的阻燃劑通常都是通過增強熔融滴淌和/或促助有焰熔滴熄滅兩種方式發(fā)揮作用的。迄今為止,任何手段都不能降低熱塑性并大量促進成炭,經阻燃處理的纖維素(包括粘膠纖維)的情況就是如此。
5.3 阻燃機理和成炭
按(d)和/或(e)方式在氣相起作用的阻燃劑都具有下述優(yōu)點,即它們會減小引燃傾向并有助于紡織品成纖聚合物的火焰熄滅。這是因為一旦熱降解產生的揮發(fā)產物或燃料在火焰中與氧發(fā)生氧化反應,其化學性質就會變得非常類似。因此,像斷絕氧氣((e)方式)或生成干擾自由基((f)方式)這兩種方式無疑都能阻燃劑的效果。
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隨著中國合成材料工業(yè)的發(fā)展和應用領域的不斷拓展,阻燃劑在化學建材、電子電器、交通運輸、航天航空、日用家具、室內裝飾、衣食住行等各個領域中具有廣闊的市場前景。此外,煤田、油田、森林滅火等領域也促進了中國阻燃、滅火劑生產較快的發(fā)展。中國阻燃劑已發(fā)展成為僅次于增塑劑的第二大高分子材料改性添加劑,目前的生產能力20萬t/a左右,年生產量在15萬-17萬t之間,年消費量20萬t左右。不足部分主要從美國和以色列進口,進口的主要品種為有機溴及鹵—磷系阻燃劑。我國目前有1000多家阻燃劑生產企業(yè),中國阻燃劑生產主要為溴磷系列,其中溴系阻燃劑是重要的系列,約占中國有機阻燃劑的30%。
國內阻燃劑的品種和消費量還是以有機阻燃劑為主,無機阻燃劑生產和消費量還較少,但近年來發(fā)展勢頭較好,市場潛力較大。阻燃劑中常用的鹵系阻燃劑雖然具有其他阻燃劑系列無可比擬的性,但是它對環(huán)境和人的危害是不可忽視的。環(huán)保問題是助劑開發(fā)和應用商關注的焦點,所以國內外一直在調整阻燃劑的產品結構,加大環(huán)保型阻燃劑的開發(fā)。
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在無機阻燃劑的應用中,陰離子型層狀功能材料作為阻燃劑的發(fā)展迅速。它是一類具有特殊結構的無機化合物M2+為二價離子,一般為鎂,M3+為三價金屬離子,An-為陰離子。這種材料簡稱為水滑石(LDHs)。由于水滑石特的層狀結構及層板組成和層間陰離子的可調變性,使其作為無機功能材料在催化、離子交換、吸附、醫(yī)藥等領域都得到了廣泛的應用。作為無鹵高抑煙阻燃劑,水滑石可廣泛應用于塑料、橡膠、涂料等領域。中國鎂質陰離子層狀功能材料的發(fā)展起步于20世紀90年代后期,雖然發(fā)展歷史較短,但發(fā)展迅速。1999年,北京化工大學與宜興助劑化工廠合作,在江蘇宜興建成了500t/a的水滑石的生產線,成為國內家水滑石的生產廠,并形成了自主知識產權的全套生產技術。在此基礎上,2000年,依托中國優(yōu)勢的海洋化工鹵水資源,在大連建立了1000t/a水滑石的生產線,為進一步建設更大規(guī)模的生產裝置奠定了基礎。從中國鎂資源的現(xiàn)狀及新型阻燃劑市場的迫切需求和潛力,不難判斷中國鎂質陰離子層狀功能材料快速發(fā)展的時機已經成熟。今后5年內,中國鎂質陰離子層狀功能材料作為溴系阻燃劑的替代品將進入發(fā)展的高峰期。
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