低碳减排热拌沥青混合料研究：无机复合阻燃剂机理详解

高聚物的燃烧是一个非常复杂而迅速的物化过程。当可燃物在空气中受到外部火源或热源作用时，会产生一定程度的热氧降解，低分子量的可燃物率先从基体中挥发出来发生燃烧，使体系温度不断升高。当可燃物浓度和体系温度足够高时，聚合物就会着火燃烧起来。燃烧过程中所放出的热量一部分通过传导、对流和辐射等方式又被正在降解的聚合物所吸收，于是挥发出更多的可燃性产物。如果燃烧着的聚合物能充分吸收自己燃烧时所放出的热量，则即使移去最初的热源，聚合物也仍将会继续燃烧，维持燃烧循环过程。所以高聚物的燃烧包括聚合物在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、分解产物与空气混合形成氧化反应场以及气相中的链式燃烧反应等一系列因素。因而聚合物的阻燃，实质上就是利用各种物理或化学的方法破坏燃烧过程中的某一环节或者某几个环节以阻止聚合物分解、抑制可燃物的产生，或通过隔离热和空气以及冲稀可燃气体实现阻燃目的。

聚合物材料的阻燃机理，从阻燃方式来分，大致可分为气相阻燃、凝聚相阻燃、中断热交换阻燃、协效阻燃以及吸热阻燃等。通过抑制促进反应链增长自由基的产生而发挥阻燃功效的属于气相阻燃；在固相中阻止或延缓高聚物热分解而起阻燃作用的属凝聚相阻燃；将聚合物燃烧产生的部分热量带走而导致的阻燃，属于中断热交换机理阻燃；通过协同效应而增强阻燃效果的阻燃，属于协效阻燃机理；阻燃剂自身分解产物中的水来吸热而形成的阻燃，则属于吸热阻燃机理。根据以上高聚物燃烧过程和阻燃机理分析本书研发的无机复合阻燃剂机理如下：(www.xing528.com)

本书根据协同增效原理选取Mg（OH）2、Al（OH）3、APP 3种阻燃剂混配成无机复合阻燃剂，将磷系阻燃剂的高效性与铝系、镁系阻燃剂的抑烟性有机结合起来，力求达到更好的阻燃效果，解决单项无机阻燃剂用量大的问题；选择钛酸酯进行复合阻燃剂的表面改性，解决极性阻燃剂与沥青相容性问题。当阻燃沥青温度达250℃时，Al（OH）3首先开始受热分解，释放水蒸气，这些水蒸气一方面吸收体系大量热量、降低沥青温度，一方面稀释笼罩在沥青表面可燃气体的浓度，同时生成Al2 O3固体附着在沥青外面，阻断沥青进一步挥发可燃气体；温度达到300℃时，Mg（OH）2开始分解，同样生成水蒸气，持续吸收体系热量，稀释可燃气体浓度和沥青附近的氧气浓度，起到散热降温的作用，生成耐火致密的MgO固体与Al2 O3一起附着在沥青表面形成表面氧化层，进一步阻隔可燃气体挥发，阻止氧气和热量的进入，中断热交换；与此同时，APP分解成磷酸和氨，形成碳化层，协助Al（OH）3、Mg（OH）2分解物一起稀释外界可燃物和氧气浓度及阻断空气热量的入侵，抑制沥青体系早期燃烧温度上升，降低燃烧速度，提前使沥青不参与火灾，并且减少燃烧过程沥青释放有害气体，进而起到阻燃效果。综上可得，本书研制的MAA-Ti阻燃剂是集气相、凝聚相、中断热交换、协效、吸热于一体的阻燃机理。