以樹脂和橡膠為基體的復(fù)合材料含有大量的有機化合物,具有一定的可燃性。阻燃劑是一類能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰?zhèn)鞑宓奶砑觿?。最常用的和最重要的是阻燃劑是磷、溴、氯、銻和鋁的化合物。
阻燃劑根據(jù)使用方法可分為添加型和反應(yīng)型兩大類。添加型阻燃劑主要包括磷酸酯、鹵代烴及氧化銻等,它們是在復(fù)合材料加工過程中摻合于復(fù)合材料里面,使用方便,適應(yīng)面大但對復(fù)合材料的性能有影響。反應(yīng)型阻燃劑是在聚合物制備過程中作不一種單體原料加入聚合體系,使之通過化學(xué)反應(yīng)復(fù)合到聚合物分子鏈上,因此對復(fù)合材料的性能影響較小,且阻燃性持久。反應(yīng)型阻燃劑主要包括含磷多元醇及鹵代酸酐等。
用于復(fù)合材料的阻燃劑應(yīng)具備以下性能:①阻燃效率高,能賦予復(fù)合材料良好的自熄性或難燃性;②具有良好的互容性,能與復(fù)合材料很好的相容且易分散;③具有適宜的分解溫度,即在復(fù)合材料的加工溫度下不分解,但是在復(fù)合材料受熱分解時又能急速分解以發(fā)揮阻燃的效果;④無毒或低毒、無臭、不污染,在阻燃過程中不產(chǎn)生有毒氣體;⑤與復(fù)合材料并用時,不降低復(fù)合材料的力學(xué)性能、電性能、耐候性及熱變形溫度等;⑥耐久性好,能長期保留在復(fù)合材料的制品中,發(fā)揮其阻燃作用;⑦來源廣泛價格低廉。
(1)溴系阻燃劑 含溴阻燃劑包括脂肪族、脂環(huán)族、芳香族及芳香-脂肪族的含溴化合物,這類阻燃劑阻燃效率高,其阻燃效果是氯第阻燃劑的兩倍,相對用量少,對復(fù)合材料的力學(xué)性能幾乎沒有影響,并能顯著降低燃氣中鹵化氫的含量,而且該類阻燃劑與基體樹脂互容性好,即使再苛刻的條件下也無噴出現(xiàn)象。
(2)氯系阻燃劑 氯系阻燃劑由于其人格便宜,目前仍是大量使用的阻燃劑。氯含量最高的氯化石蠟是工業(yè)上重要的阻燃劑,由于熱穩(wěn)定性差,僅適用于加工溫度低于200℃的復(fù)合材料,氯化脂環(huán)烴和四氯鄰苯二甲酸酐熱穩(wěn)定性較高,常用作不飽和樹脂的阻燃劑。
(3)磷系阻燃劑、有機磷化物是添加型阻燃劑 該類阻燃劑燃燒時生成的偏磷酸可形成穩(wěn)定的多聚體,覆蓋于復(fù)合材料表面隔絕氧和可燃物,起到阻燃作用,其阻燃效果優(yōu)于溴化物,要達到同樣的阻燃效果,溴化物用量為磷化物的4~7倍。該類阻燃劑主要有磷(膦)酸酯和含鹵磷酸酯及鹵化磷等,廣泛地用于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。
(4)無機阻燃劑 無機阻燃劑是根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)習(xí)慣分出的一類阻燃劑,包括氧化銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂及硼酸鋅等。