TPE材料阻燃等級越高越好嗎？

文章出處：網責任編輯：作者：人氣：-發表時間：2025-07-30 14:28:00【大中小】

阻燃等級

橡塑材料阻燃等級由HB、V-2、V-1向V-0逐級遞增，比V-0等級高的阻燃等級還有5V、5VB、5VA。

HB	UL94标準中要求對于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毫米的标志前熄滅
V-2	對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後，餘焰&餘燃在60秒内熄滅；允許有燃燒物掉下
V-1	對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後，餘焰&餘燃在60秒内熄滅；不允許有燃燒物掉下
V-0	對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後，餘焰&餘燃在30秒内熄滅；不允許有燃燒物掉下

阻燃等級越高越好嗎？

一般來說，我們會希望阻燃級别達到最高，但實際情況并非如此。現有的阻燃測試方法存在局限性，得到的結論也是相對的。如在某些電器制品上，要求材料具有抗電弧點燃性，此時如果使用V-2級别的塑料會優于V-0等級的塑料。因為V-2級别的塑料不會在電作用下形成導電而結焦，從而降低了着火可能性，V-0等級塑料反而存在着火可能性。

目前，有機鹵系阻燃劑仍然是主要的阻燃劑産品之一，主要是溴系阻燃劑和氯系阻燃劑，其中溴系阻燃劑有70多個品種。由于溴系阻燃劑具有阻燃效率高、用量少、對材料性能影響小、應用領域廣泛、價格适中等優點，目前全球使用量較大的三種有機阻燃劑産品十溴二苯乙烷、四溴雙酚A及六溴環二烷均屬于溴系阻燃劑。

但是，鹵系阻燃劑在環保及安全方面的問題日益顯現。1986年，瑞士和德國科學家相繼通過的試驗證明多溴二苯醚（PBDPO）及以其阻燃的材料在熱裂解和燃燒時會生成有毒緻癌物質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會生成大量的煙塵及腐蝕性氣體。目前，蘋果、三星、惠普、戴爾等公司均承諾逐漸停用溴系阻燃劑，要求嚴格的甚至規定：Br＜900ppm；Cl＜900ppm；Br+Cl < 1500 ppm。

因此，又開發了許多無鹵阻燃劑，其中用量最大的是無機氫氧化物阻燃劑。該産品價格便宜，來源豐富，燃燒過程，不會釋放腐蝕性氣體，同時還能抑制煙霧産生，符合綠色環保理念。但無機氫氧化物阻燃劑最大問題--添加量較高，一般要達到50%以上，若添加量較少，很難達到阻燃要求。但添加量較大，阻燃性能達到，但材料力學性能随之下降，加工性能也變差。導緻無機氫氧化物阻燃劑在很多材料中使用受到限制。

有人曾系統研究單獨使用氫氧化鎂、氫氧化鋁，對充油SBS與聚丙烯共混體系阻燃性能。結果，單獨使用氫氧化鎂和氫氧化鋁，添加量達到體系總質量的75%和70%，才能達到UL94的V0級，材料的拉伸強度和斷裂伸長率都大幅下降，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以上的無鹵阻燃TPE材料中用無機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。

無機氫氧化物阻燃劑常見的是氫氧化鎂和氫氧化鋁。氫氧化鎂熱穩定性比氫氧化鋁要高，氫氧化鎂熱分解穩定在300℃以上，氫氧化鋁熱分解溫度在200℃，而且受雜質影響，實際分解溫度更低。

因此，氫氧化鎂更适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鹵電纜料中用量較大，同時使用，還具有協同效應。目前有部分廠家會通過超細化、表面改性或引入協效阻燃劑來提高阻燃效率，減少此類阻燃劑的添加量。

無鹵阻燃劑還有一種--無機磷類阻燃劑，包括紅磷、聚磷酸铵等。

紅磷本身是可燃的，其阻燃機理是：一方面紅磷與塑膠材料一起燃燒過程中經過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。

但由于紅磷有顔色，隻限于在一些紅色或者深色産品當中添加。後來又開發出對紅磷進行包覆，形成微膠囊化紅磷（MRP），不但提高紅磷安全性穩定性，而且分散性和阻燃性提高，特别是有些包覆材料可以将紅磷顔色進行遮蓋，現在一些淺色産品也可以用微膠囊化紅磷作為阻燃劑。

聚磷酸铵（APP），也是一種常見阻燃劑，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。産品價格便宜，毒性低，分解溫度大于256℃。阻燃機理：高溫APP會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。

當然，無鹵阻燃劑還有很多種類，比如有機氮系阻燃劑、有機磷系阻燃劑、有機矽系阻燃劑等。

阻燃基本原理概述

吸熱作用

任何燃燒在較短的時間所放出的熱量是有限的，如果能在較短的時間吸收火源所放出的一部分熱量，那麼火焰溫度就會降低，輻射到燃燒表面和作用于将已經氣化的可燃分子裂解成自由基的熱量就會減少，燃燒反應就會得到一定程度的抑制。

在高溫條件下，阻燃劑發生了強烈的吸熱反應，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阻燃劑的阻燃機理就是通過提高聚合物的熱容，使其在達到熱分解溫度前吸收更多的熱量，從而提高其阻燃性能。這類阻燃劑充分發揮其結合水蒸汽時大量吸熱的特性，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後，阻燃劑在高溫下能形成玻璃狀或穩定泡沫覆蓋層，隔絕氧氣，具有隔熱、隔氧、阻止可燃氣體向外逸出的作用，從而達到阻燃目的。

如前面提到的磷類阻燃劑受熱時能産生結構更趨穩定的交聯狀固體物質或碳化層。碳化層的形成一方面能阻止聚合物進一步熱解，另一方面能阻止其内部的熱分解産生物進入氣相參與燃燒過程。

抑制鍊反應

根據燃燒的鍊反應理論，維持燃燒所需的是自由基。阻燃劑可作用于氣相燃燒區，捕捉燃燒反應中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區的火焰密度下降，最終使燃燒反應速度下降直至終止。

如含鹵阻燃劑，它的蒸發溫度和聚合物分解溫度相同或相近，當聚合物受熱分解時，阻燃劑也同時揮發出來。此時含鹵阻燃劑與熱分解産物同時處于氣相燃燒區，鹵素便能夠捕捉燃燒反應中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區的火焰密度下降，最終使燃燒反應速度下降直至終止。

不燃氣體窒息作用

阻燃劑受熱時分解出不燃氣體，将可燃物分解出來的可燃氣體的濃度沖淡到燃燒下限以下。同時也對燃燒區内的氧濃度具有稀釋的作用，阻止燃燒的繼續進行，達到阻燃的作用。

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