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有機鐵化合物及某些金屬氧化物的抑煙原理

放大字體  縮小字體 發布日期:2010-07-13   瀏覽次數:847  分享到: 分享到騰訊微博
有機鐵化合物的抑煙作用對含鹵高聚物主要發生在凝聚相,而對非鹵高聚物則主要發生在氣相。

有機鐵化合物可在氣相,也可在凝聚相抑煙,而與被抑煙的高聚物結構有關,特別與是否含鹵系有關。有機鐵化合物的抑煙作用對含鹵高聚物主要發生在凝聚相,而對非鹵高聚物則主要發生在氣相。例如,對ABS,以有機鐵化合物為抑煙劑時,主要在氣相起作用;而對含氯的苯乙烯-丙烯腈-氯丁二烯三元共聚物(ACS),則情況則正好相反,抑煙主要發生在凝聚相。下表中的數據說明,對不含鹵的ABS,煙的減少量與揮發的金屬量間存在很好的相關性;而對含氯的ACS,揮發金屬量低的乙酰丙酮鐵具有最佳的抑煙效果。

 

有機鐵化合物的抑煙作用

高聚物

添加劑

Dm

Dm降低量/%

揮發金屬量/%

類別

加入量(以鐵計)/·100份高聚物)-1

ABS

二茂鐵

苯甲酰二茂鐵

乙酰丙酮鐵

0

5.0

2.5

2.5

440

130

175

310

-

70

60

30

-

100

60

20

ACS

二茂鐵

苯甲酰二茂鐵

乙酰丙酮鐵

0

5.0

5.0

5.0

500

380

310

225

-

24

38

55

-

100

60

20

 

PVC中二茂鐵化合物及其衍生物的抑煙原理之一是在氣相中能引發可形成高活性自由基(OH·)的反應,而自由基隨后又可將煙微粒氧化為CO

C(s)+OH·→CO+H·

某些金屬(BaSrCa)氧化物也可消除煙炱,因為它們在火中可催化氫分子及水分子裂解生成,而又可與水反應形成OH·OH·則可按上式反應將煙炱碳氧化為CO

MO+H2→MOH+H·

MOH+H2O→M(OH)2+H·

M(OH)2→MO+ H2O

H·+ H2O→OH·+ H2

上述抑煙原理也適用于解釋過渡金屬和由有機鐵化合物形成的氧化物(如α-Fe2O3)的抑煙作用。

 

另外,有機鐵化合物及某些金屬化臺物(V2O5CuO)能將PVC的某些分解產物部分轉化為CO,這也減少了煙的形成。

 

還有,二茂鐵和某些金屬化合物也能通過鈍化離子化的成核中心和它的生長步驟而干擾形成煙炱的成核反應。此時首先是熱離子化或催化離子化的金屬進攻成核中心,隨后是成核中心鈍化。同時,由于二茂鐵或某些金屬化合物的作用可在燃燒早期發生,并促進OH·自由基的形成,于是煙炱前體,即稠環芳香族化合物,可由于被氧化而減少或消失,即二茂鐵及某些金屬化合物可能會抑制在氣相形成苯及其他芳香族化合物。

 

再有,二茂鐵及很多金屬氧化物在凝聚相中的抑煙作用,系促進PVC表面的脫HCl和交聯成炭反應。在HCl及痕星氧存在下,有機鐵化合物可形成有機鐵化合物鎓離子,后者也可作為Lewis酸催化脫HCI、交聯和成炭。

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