大家好，我是老台
20世纪80年代，意大利都灵理工大学的G.Camino教授经过较长时间的研究工作，建立并完善了以磷、氮元素为主的膨胀型阻燃体系及其相关阻燃机理学说。此后，膨胀型阻燃剂进入高速发展时代。不过就在昨天，我听到有人这样问我：
“膨胀型阻燃剂阻燃机理到底是怎样的”
这让我意识到可能有些朋友对膨胀型阻燃剂阻燃机理还没有深刻的了解，所以我决定要对这个问题做一次认真的解答。在解答这个问题之前，我们先看一段30s小视频。
蔗糖与浓硫酸的反应生成多孔炭层
浓硫酸具有脱水性，会把蔗糖脱水，同时生成C。
然后C和浓硫酸发生氧化还原反应，生成CO2和SO2气体。
反应持续进行，最终生成多孔炭层。看到这里，膨胀型阻燃剂（IFR）的阻燃机理就渐渐浮现了。没错，膨胀型阻燃剂就是主要通过凝聚相发挥阻燃作用的。
IFR一般包括炭源（常为多羟基化合物，如季戊四醇）、酸源（如聚磷酸铵）及发泡剂（如三聚氰胺），它们通常经过以下反应过程形成炭层。
具体步骤：
1、在较低温度(150摄氏度左右，具体温度取决于酸源和其他组分的性质)下，由酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸
2、在稍高于释放酸的温度下，酸与多元醇(碳源)进行酯化反应，而体系中的胺则作为此酯化反应的催化剂，加速反应进行
3、体系在酯化反应前或酯化过程中熔化
4、反应过程中产生的水蒸气和由气源产生的不燃性气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡。与此同时，多元醇和酯脱水碳化，形成无机物及炭残余物且体系进一步膨胀发泡
5、反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层
我们再来看另一段30s小视频：
膨胀型阻燃剂高温成炭
那么，形成的炭化层起什么作用呢？
? 使热难于穿透入凝聚相
? 可阻止氧从周围介质扩散入正在降解的高聚合物材料中
? 可阻止降解生成的气态或液态产物逸出材料表面
补充 塑道学苑
其实在膨胀型阻燃剂阻燃过程中，我们还需要通过一些途径来降低炭层下材料的可燃性，例如：
1、增加碳化率，降低抑制燃烧区的可燃性产物的量
2、提高炭层的热阻和材料表面温度，减少对流给热量，增加辐射损失和加热材料的热耗量
3、增加炭层厚度和降低炭层的导热率
4、降低炭层的渗透性，增加高聚合物降解液态产物的黏度，以降低其或活动性
怎么样，看完这些之后的你，是不是对膨胀型阻燃剂的阻燃机理有了更深刻的理解了呢？
文章内容系塑道学苑 出品
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