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膨胀型阻燃剂的分类随着科技的日渐发达，材料领域的发展也越来越快，人们对材料的要求也越来越高，各种各样性能优越、绿色环保的材料随之出现。但高分子材料有一个致命的缺点就是易燃，高分子材料被应用于国计民生的各个方面，因此一旦发生火灾将会导致很严重的后果，所以对高聚物材料的阻燃非常重要，绿色、环保阻燃剂的研究成为世界范围内研究的热点问题［1］。阻燃剂常见的分类可以将其分为无机阻燃剂和有机阻燃剂，常见的无机阻燃剂有APP、氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀型石墨等［2］，无机阻燃剂稳定，安全，也不易挥发，廉价，且能同时作为阻燃剂和填料使用［3］，但是添加量一般较大，一般都在10%以上，最重要的是会使材料的拉伸强度下降，力学性能受损。有机阻燃剂有卤系阻燃剂、有机硅系以及有机磷系阻燃剂，其中卤系阻燃剂用的最多，卤系阻燃剂也很稳定，且与材料的相容性比较好，但卤系阻燃剂的加入使材料更容易光降解，另外阻燃剂分解易生烟，产生的毒性气体对环境和人体有相当大的损害［4］。上述有机阻燃剂或多或少都对环境有一定的影响，为了使我们的环境不受影响，必须要开发绿色对环境友好的新型阻燃剂，将阻燃剂对环境的影响降到最低，膨胀型阻燃剂是一个很好的选择。膨胀型阻燃剂按组成元素组成分类可分为化学膨胀型阻燃剂和物理膨胀型阻燃剂［5］，其他的分类方法还可将其分为混合型和单组份，混合型膨胀型阻燃剂是将气源、碳源和酸源分别取一定量混匀后使用，而单组份阻燃剂是一种物质既拥有气源、也有酸源和炭源的作用［6］。其中比较常见的有氢氧化镁、APP、膨胀型石墨、氢氧化铝等。DDG也可以作为膨胀型阻燃剂中的碳源来使用，DDG的主要成分是蛋白质和纤文素，燃烧后会在材料表面生成一层致密的炭层，这层炭层不仅可以隔离氧气，阻止材料的进一步燃烧，还可以阻止烟雾扩散，最重要的是DDG燃烧产物无毒，对人体和环境伤害小，符合现代阻燃剂绿色环保的要求，且DDG是乙醇工业的废弃物，将其作为阻燃剂，相当于废物利用，节省了成本［7］。33415
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2 膨胀型阻燃剂的阻燃机理
膨胀型阻燃剂的组成有碳源、气源和酸源，酸源的作用是自身受热后可以反应生成酸，其产物可以和碳源发生反应，使碳源脱水成炭，这种三文空间炭层不易燃烧，燃烧产生的一些可燃物，如焦油等也可以被有效减少，一旦形成，燃烧停止［8］。因此碳源的作用就是形成炭层，这种致密的炭层为无定形碳结构，是由碳源生成的酯类化合物脱水而成，不仅可以隔绝空气中的氧气，还能隔热，使高分子的降解温度提高，最后使燃烧停止发展，还可以防止燃烧生成的有毒气体和烟雾扩散［9］。气源相当于发泡剂的作用，在受热时能产生稀释性气体，这些气体往往不易燃，包括二氧化碳、氨气和水蒸气等，这些气体不能燃烧，可以使碳源受热产生的碳化物发泡形成炭层，还可以使空气中的氧气得到稀释，论文网进一步阻止燃烧。常用的酸源有APP，马来酸酐等，其中APP集碳源和气源于一身，受热时产生酸和氨气，最为常用，气源一般为三聚氰胺，碳源经常是一些高含碳量的物质，有季戊四醇、淀粉等［10］。近几年，DDG作为碳源的研究比较广泛，DDG是工业废物，将其作为碳源，既节省又环保。现将膨胀型阻燃剂的阻燃机理用流程图反映如下:
图1.1 膨胀型阻燃剂阻燃机理
3 膨胀型阻燃剂的研究进展