一、 化學作用模式
將銻化合物(主要是三氧化二銻)與鹵系阻燃劑協同使用,可大大提高后者的阻燃效能。鹵一銻協同體系的氣相阻燃機理,可能是在高溫下,三氧化二銻能與鹵(氯)系阻燃劑分解產生的鹵(氯)化氫作用生成三鹵(氯)化銻或鹵(氯)氧化銻。
Sb2O3(s)+6HCl →2SbCl3+3H2O
Sb2O3(s)+2HCl →2SbOCl3(s)+H2O(約
生成的鹵(氯)氧化銻又可繼續分解為三鹵(氯)化銻。
5SbOCl(s) →Sb4O5Cl2(s)+SbCl3(g) (
4Sb4O5Cl2(s) →5Sb3O4Cl (s)+SbCl3(g) (
3Sb4O5Cl2(s) →4Sb2O3 (s)+SbCl3(g) (
另外,在更高溫度下,固態三氧化二銻可氣化。
Sb2O3 (s) →Sb2O3 (g) (>
三鹵化銻可捕獲氣相中的活潑自由基,改變氣相反應模式,抑制燃燒的進行。
SbX3+H·→HX+SbX2·
SbX3→X·+ SbX2·
SbX3+CH3·→CH3X+SbX2·
SbX2·+H·→HX+SbX·
SbX2·+ CH3·→CH3X +SbX·
SbX·+H·→HX+Sb
SbX·+ CH3·→CH3X +Sb
同時,三鹵化銻的分解可緩慢地放出鹵素自由基,后者可與氣相中的活潑自白基(如H·)結合,因而能在較長時間內維持淬滅火焰的作用,即相當于延長了自由基捕獲劑在燃燒區的壽命,因而增大了燃燒反應被抑制的幾率。
X·+ CH3·→CH3X
X·+H·→HX
X·+HO2→HX+O2
HX·+ H·→X·+H2
X·+ X·+ M·→X2+ M(M是吸收能量的物質)
X2+ CH3·→CH3X+ X·
最后,在燃燒區中,氧自由基可與銻反應生成氧化銻,后者也可捕獲氣相中的H·及OH·,這也有助于使燃燒停止和使火焰自熄。
Sb+ O·+M→SbO·+M
SbO·+2H·+M→SbO·+H2+M
SbO·+H·→SbOH
SbOH+ OH·→SbO·+H2O
二、物理作用模式
鹵-銻阻燃劑的滅火效能,除了上述的化學作用外,還有物理方面的作用。
(1)高密度的三鹵化銻蒸氣能較長時間停留在燃燒區.發揮稀釋和覆蓋作用(“毯子”效應)。“毯子”效應的隔氧作用對抑制材料的熱裂解和燃燒是非常有效的,因為氣相引燃通常是在鄰近凝聚相的可燃物-空氣混合物中發生的,而氧氣進入凝聚相速度可能會影響高聚物裂解速度,氧氣進入材料和在材料中擴散的速度降低,材料裂解速度下降,燃燒的可能性減小。阻燃材料熱裂時所放出的大量含鹵化合物和不可燃氣體,毫無疑問能阻礙氧向材料內部穿透和抑制材料的熱裂解。
(2)液態及固態三鹵化銻微粒的表面效應可降低火焰能量。
(3)鹵氧化銻的分解為吸熱反應,可有效地降低被阻燃材料的溫度和分解速度。
(4)鹵-銻系統熱裂解生成的炭層可將被阻燃材料封閉,阻止可燃性氣體從材料逸出和進入火焰區,同時阻止氧氣進入材料內部。
物理模式與自由基捕獲理論兩者可互相補充,但要礁定這兩種作用模式各自對阻燃的貢獻則是相當困難的,這常取決于被阻燃材料和阻燃劑的結構和性能、火焰的參數和條件以及試樣的大小等諸多因素。