常見的阻燃劑分為:無機阻燃劑、鹵素阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑等四類,其中無機阻燃劑因為實用效能已逐步淘汰,鹵素阻燃劑由于燃燒時產生的煙霧對環境和身體存在一定的危害目前歐盟等國已經禁用。氯化銨作為一種常見的無機銨鹽,在阻燃劑中有廣泛應用。
氮系阻燃劑以氮為阻燃元素,具有毒性小、腐蝕性小、熱穩定性好等優點,雖然發展較晚,但由于其獨特的優越性很快就得到了大量的工業應用。用氮系阻燃劑處理的材料主要利用了阻燃原理中的稀釋效應和轉移效應。
比如氯化銨在燃燒時,受熱放出氨氣、HCL等不燃性氣體,這些氣體會稀釋空氣中可燃性氣體和氧氣的濃度,產生稀釋效應從而起到阻燃的作用。而轉移效應則是指改變高聚物材料熱分解模式,從而抑制可燃性氣體的產生。例如,利用酸或堿使纖維素產生脫水反應而分解成為炭和水,因為不產生可燃性氣體,也就不能著火燃燒。氯化銨、磷酸銨、磷酸酯等能分解產生這類物質,催化材料稠環炭化,達到阻燃目的。并且由于氮元素良好的協效性,可以多種阻燃劑復合使用,更進一步提升了其阻燃效能。
比如使用氯化銨、尿素、三聚氰胺等為原料合成的氮系阻燃劑MCA,使尼龍6的阻燃等級可達UL 94V-0級,而5%的尿素-氯化銨溶液浸漬木材12.5小時后,使改性處理木材平均LOI值提升81.4%,成為難燃材料,如下圖:
上部分為桐木,下部分為松木
(a.d) 原木 (b) 未處理桐木燃燒5秒 (c) 改性處理桐木燃燒10秒
(e) 未處理松木 (f) 改性處理松木燃燒15秒
由此可見氯化銨不論是早期單獨做為無機阻燃劑,還是現在發展為復合氮系阻燃劑都將在阻燃領域中得到越來越多的應用。