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TPE材料阻燃等級(jí)越高越好嗎？

文章出處：網(wǎng)責(zé)任編輯：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2025-07-30 14:28:00【大中小】

阻燃等級(jí)

橡塑材料阻燃等級(jí)由HB、V-2、V-1向V-0逐級(jí)遞增，比V-0等級(jí)高的阻燃等級(jí)還有5V、5VB、5VA。

HB	UL94標(biāo)準(zhǔn)中要求對(duì)于3到13 毫米厚的樣品，燃燒速度小于40毫米每分鐘；小于3毫米厚的樣品，燃燒速度小于70毫米每分鐘；或者在100毫米的標(biāo)志前熄滅
V-2	對(duì)樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測(cè)試后，余焰&余燃在60秒內(nèi)熄滅；允許有燃燒物掉下
V-1	對(duì)樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測(cè)試后，余焰&余燃在60秒內(nèi)熄滅；不允許有燃燒物掉下
V-0	對(duì)樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測(cè)試后，余焰&余燃在30秒內(nèi)熄滅；不允許有燃燒物掉下

阻燃等級(jí)越高越好嗎？

一般來(lái)說(shuō)，我們會(huì)希望阻燃級(jí)別達(dá)到最高，但實(shí)際情況并非如此。現(xiàn)有的阻燃測(cè)試方法存在局限性，得到的結(jié)論也是相對(duì)的。如在某些電器制品上，要求材料具有抗電弧點(diǎn)燃性，此時(shí)如果使用V-2級(jí)別的塑料會(huì)優(yōu)于V-0等級(jí)的塑料。因?yàn)閂-2級(jí)別的塑料不會(huì)在電作用下形成導(dǎo)電而結(jié)焦，從而降低了著火可能性，V-0等級(jí)塑料反而存在著火可能性。

目前，有機(jī)鹵系阻燃劑仍然是主要的阻燃劑產(chǎn)品之一，主要是溴系阻燃劑和氯系阻燃劑，其中溴系阻燃劑有70多個(gè)品種。由于溴系阻燃劑具有阻燃效率高、用量少、對(duì)材料性能影響小、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，目前全球使用量較大的三種有機(jī)阻燃劑產(chǎn)品十溴二苯乙烷、四溴雙酚A及六溴環(huán)二烷均屬于溴系阻燃劑。

但是，鹵系阻燃劑在環(huán)保及安全方面的問(wèn)題日益顯現(xiàn)。1986年，瑞士和德國(guó)科學(xué)家相繼通過(guò)的試驗(yàn)證明多溴二苯醚（PBDPO）及以其阻燃的材料在熱裂解和燃燒時(shí)會(huì)生成有毒致癌物質(zhì)多溴代二苯并二噁英（PBDD）和多溴代二苯并呋喃（PBDF），并且，溴系阻燃劑阻燃的高聚物在熱裂及燃燒時(shí)會(huì)生成大量的煙塵及腐蝕性氣體。目前，蘋(píng)果、三星、惠普、戴爾等公司均承諾逐漸停用溴系阻燃劑，要求嚴(yán)格的甚至規(guī)定：Br＜900ppm；Cl＜900ppm；Br+Cl < 1500 ppm。

因此，又開(kāi)發(fā)了許多無(wú)鹵阻燃劑，其中用量最大的是無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃劑。該產(chǎn)品價(jià)格便宜，來(lái)源豐富，燃燒過(guò)程，不會(huì)釋放腐蝕性氣體，同時(shí)還能抑制煙霧產(chǎn)生，符合綠色環(huán)保理念。但無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃劑最大問(wèn)題--添加量較高，一般要達(dá)到50%以上，若添加量較少，很難達(dá)到阻燃要求。但添加量較大，阻燃性能達(dá)到，但材料力學(xué)性能隨之下降，加工性能也變差。導(dǎo)致無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃劑在很多材料中使用受到限制。

有人曾系統(tǒng)研究單獨(dú)使用氫氧化鎂、氫氧化鋁，對(duì)充油SBS與聚丙烯共混體系阻燃性能。結(jié)果，單獨(dú)使用氫氧化鎂和氫氧化鋁，添加量達(dá)到體系總質(zhì)量的75%和70%，才能達(dá)到UL94的V0級(jí)，材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都大幅下降，而且，用這種方法，也不能做出低硬度高阻燃TPE材料。因此，在硬度80A以上的無(wú)鹵阻燃TPE材料中用無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃劑還是可以的，但在硬度低于70A，阻燃要求又較高TPE材料，就須考慮其它阻燃劑。

無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃劑常見(jiàn)的是氫氧化鎂和氫氧化鋁。氫氧化鎂熱穩(wěn)定性比氫氧化鋁要高，氫氧化鎂熱分解穩(wěn)定在300℃以上，氫氧化鋁熱分解溫度在200℃，而且受雜質(zhì)影響，實(shí)際分解溫度更低。

因此，氫氧化鎂更適合加工溫度較高聚合物。氫氧化鎂、氫氧化鋁阻燃劑在低煙無(wú)鹵電纜料中用量較大，同時(shí)使用，還具有協(xié)同效應(yīng)。目前有部分廠家會(huì)通過(guò)超細(xì)化、表面改性或引入?yún)f(xié)效阻燃劑來(lái)提高阻燃效率，減少此類(lèi)阻燃劑的添加量。

無(wú)鹵阻燃劑還有一種--無(wú)機(jī)磷類(lèi)阻燃劑，包括紅磷、聚磷酸銨等。

紅磷本身是可燃的，其阻燃機(jī)理是：一方面紅磷與塑膠材料一起燃燒過(guò)程中經(jīng)過(guò)一系列變化形成聚偏磷酸，是一層又粘又薄膜包裹在聚合物表面，降低氧氣與塑膠接觸；另一方面，紅磷形成磷酸，偏磷酸，聚偏磷酸作為脫水劑促使聚合物脫水成炭，增加阻燃作用。

但由于紅磷有顏色，只限于在一些紅色或者深色產(chǎn)品當(dāng)中添加。后來(lái)又開(kāi)發(fā)出對(duì)紅磷進(jìn)行包覆，形成微膠囊化紅磷（MRP），不但提高紅磷安全性穩(wěn)定性，而且分散性和阻燃性提高，特別是有些包覆材料可以將紅磷顏色進(jìn)行遮蓋，現(xiàn)在一些淺色產(chǎn)品也可以用微膠囊化紅磷作為阻燃劑。

聚磷酸銨（APP），也是一種常見(jiàn)阻燃劑，外觀白色粉末，聚合度在10-20之間為水溶性的，聚合度大于20難溶于水。產(chǎn)品價(jià)格便宜，毒性低，分解溫度大于256℃。阻燃機(jī)理：高溫APP會(huì)迅速分解成氨氣和聚磷酸，氨氣可以稀釋氧氣濃度，起到阻止燃燒的作用，同樣聚磷酸是強(qiáng)脫水劑，可使聚合物脫水炭化形成炭層，隔絕聚合物與氧氣的接觸，起到阻止燃燒作用。

當(dāng)然，無(wú)鹵阻燃劑還有很多種類(lèi)，比如有機(jī)氮系阻燃劑、有機(jī)磷系阻燃劑、有機(jī)硅系阻燃劑等。

阻燃基本原理概述

吸熱作用

任何燃燒在較短的時(shí)間所放出的熱量是有限的，如果能在較短的時(shí)間吸收火源所放出的一部分熱量，那么火焰溫度就會(huì)降低，輻射到燃燒表面和作用于將已經(jīng)氣化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會(huì)減少，燃燒反應(yīng)就會(huì)得到一定程度的抑制。

在高溫條件下，阻燃劑發(fā)生了強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，吸收燃燒放出的部分熱量，降低可燃物表面的溫度，有效地抑制可燃性氣體的生成，阻止燃燒的蔓延。Al(OH)3阻燃劑的阻燃機(jī)理就是通過(guò)提高聚合物的熱容，使其在達(dá)到熱分解溫度前吸收更多的熱量，從而提高其阻燃性能。這類(lèi)阻燃劑充分發(fā)揮其結(jié)合水蒸汽時(shí)大量吸熱的特性，提高其自身的阻燃能力。

覆蓋作用

在可燃材料中加入阻燃劑后，阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩(wěn)定泡沫覆蓋層，隔絕氧氣，具有隔熱、隔氧、阻止可燃?xì)怏w向外逸出的作用，從而達(dá)到阻燃目的。

如前面提到的磷類(lèi)阻燃劑受熱時(shí)能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)定的交聯(lián)狀固體物質(zhì)或碳化層。碳化層的形成一方面能阻止聚合物進(jìn)一步熱解，另一方面能阻止其內(nèi)部的熱分解產(chǎn)生物進(jìn)入氣相參與燃燒過(guò)程。

抑制鏈反應(yīng)

根據(jù)燃燒的鏈反應(yīng)理論，維持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可作用于氣相燃燒區(qū)，捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。

如含鹵阻燃劑，它的蒸發(fā)溫度和聚合物分解溫度相同或相近，當(dāng)聚合物受熱分解時(shí)，阻燃劑也同時(shí)揮發(fā)出來(lái)。此時(shí)含鹵阻燃劑與熱分解產(chǎn)物同時(shí)處于氣相燃燒區(qū)，鹵素便能夠捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。

不燃?xì)怏w窒息作用

阻燃劑受熱時(shí)分解出不燃?xì)怏w，將可燃物分解出來(lái)的可燃?xì)怏w的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時(shí)也對(duì)燃燒區(qū)內(nèi)的氧濃度具有稀釋的作用，阻止燃燒的繼續(xù)進(jìn)行，達(dá)到阻燃的作用。

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