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聚磷酸铵(Ammonium Polyphosphate, APP)作为一种高效的磷系阻燃剂,其阻燃机理主要涉及以下几个方面:
1. 热解膨胀与碳化:当材料受热时,聚磷酸铵会发生热解反应,释放出水蒸气并伴随体积显著膨胀,形成一层多孔炭层。这个炭层作为隔热屏障,可以有效阻止热量传递到基材,减少可燃物质与热源的接触,同时碳化层还能隔绝氧气,阻碍燃烧反应的进行。
2. 脱水与成炭:聚磷酸铵热解产生的聚磷酸或偏磷酸是强脱水剂,它们可以促进聚合物材料表面的有机物脱水碳化,形成连续且致密的炭层。这个炭层不仅能隔热,还能阻止挥发性可燃物的进一步热解和氧化,降低材料的可燃性。
3. 释放不燃气体:热解过程中,聚磷酸铵还会释放出氮气(N?)、氨气(NH?)等不燃气体,这些气体能够稀释燃烧区域的氧气浓度,降低氧气的可利用性,从而抑制火焰的蔓延。
4. 催化交联与阻隔效应:部分磷化合物还可以促进聚合物的交联,增加材料的热稳定性和抗熔滴性,进一步提升阻燃效果。同时,形成的磷酸盐层能够覆盖在材料表面,物理性地隔绝氧气和热源。
5. 无卤环保:作为非卤阻燃剂,聚磷酸铵在燃烧过程中不产生有毒卤化物气体,有利于减少火灾时的毒性风险,符合现代环保要求。
综上所述,聚磷酸铵通过多重机制协同作用,有效地抑制材料燃烧过程,表现出优异的阻燃性能,被广泛应用于各类聚合物材料、防火涂料、建筑材料以及干粉灭火剂等领域。
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