PC加碳纖聚合物的燃燒：

        所有聚合物的燃燒都是從一個(gè)“點(diǎn)燃事件”開(kāi)始的，即熱源引燃聚合物熱分解產(chǎn)生的可燃物。隨后一系列的可燃燒性降解產(chǎn)物相繼被引燃，這些可燃物可與空氣中的氧氣反應(yīng)放出熱量，其中一部分熱量反饋到可燃物表面，維持著可燃燒性揮發(fā)降解產(chǎn)物的生成量舊o。降低聚合物的易燃性是提高材料阻燃性的首要方法；盡管所有聚合物都可燃，但燃點(diǎn)越高其**性就越好。大多數(shù)聚合物的燃點(diǎn)為275't2～475。C。PC加碳纖材料的易燃性可通過(guò)點(diǎn)燃時(shí)間或點(diǎn)燃所需的*少熱量來(lái)評(píng)估，其中任何一個(gè)的提高都將改善材料的阻燃性能。PC加碳纖材料的易燃性在很大程度上取決于材料表面溫度上升到燃點(diǎn)的速度。人們異常關(guān)注熔融溫度低于熱降解溫度的聚合物。通常暴露于較小熱源時(shí)，如果材料在被點(diǎn)燃之前為熔融態(tài)，則可通過(guò)流動(dòng)和產(chǎn)生融滴來(lái)降低表面熱量。這十分有益于非成炭類聚合物的阻燃。相反，暴露于較大熱源時(shí)，材料在可為熔融流動(dòng)態(tài)之前即被點(diǎn)燃，該類聚合物則相對(duì)易燃。高聚物泡沫體材料的易燃性和火焰?zhèn)鞑バ暂^為特殊。研究表明，發(fā)泡聚合物表面積的差異性和小尺寸效應(yīng)比密度或化學(xué)結(jié)構(gòu)差異性對(duì)材料可燃燒性的影響更大。當(dāng)然，化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了發(fā)泡材料的表面積或多孔性。例如，陰燃的香煙即可引燃軟質(zhì)聚氨酯(PU)泡沫體材料。如果通常用于包裝泡沫體材料的紡織材料(常見(jiàn)于家居裝潢和床墊材料)未經(jīng)適當(dāng)?shù)淖枞几男裕瑢?shí)際則會(huì)起“助燃”作用。 

      錐形量熱儀(Cone)測(cè)試法是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)研究院(NIST)¨4 o制定與規(guī)范的一個(gè)中等規(guī)模實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法，它很快就得到了學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)可，并為其制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如ISO 5660—1、ASTM E一1354)。因該法所得數(shù)據(jù)與大規(guī)模測(cè)試所得數(shù)據(jù)具有一定的相關(guān)性，故它也是研究火**防護(hù)工程的重要方法。Cone法可測(cè)試面積為100mm×100mm、厚度不超過(guò)50ram試樣的燃燒耗氧量，并由耗氧量計(jì)得樣品的釋熱量。Cone法測(cè)試中，圓錐狀的熱輻照源可使樣品暴露于一定熱流并模擬多種火情，燃燒由一個(gè)小型電火花點(diǎn)火器點(diǎn)燃樣品熱分解產(chǎn)生的氣體引發(fā)。除可計(jì)得釋熱速率以外，Cone儀器還可測(cè)得材料的點(diǎn)燃時(shí)間、燃燒時(shí)樣品的失重、生煙速率以及CO、CO：的量(也可選擇性地測(cè)定一些腐蝕性氣體，如HCl、HBr)。

      一般而言，PC加碳纖主鏈上含芳環(huán)或雜環(huán)基團(tuán)的聚合物比脂肪族聚合物更為難燃心1|。芳環(huán)問(wèn)較短的柔性鍵可發(fā)生交聯(lián)并成炭，此類聚合物往往具有較好的熱穩(wěn)定性和阻燃性。例如在UL94測(cè)試中，雙酚A型聚碳酸酯、苯酚甲醛樹(shù)脂、聚酰亞胺都可自熄并達(dá)到V-2或V—l級(jí)。但是，含有較長(zhǎng)柔性鍵(脂肪鏈)的聚合物，雖主鏈上有芳環(huán)卻仍相對(duì)易燃；例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、PU、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。    聚合物的成炭分為多個(gè)步驟，依次為：①交聯(lián)；②芳構(gòu)化；③芳族稠環(huán)化；④石墨化¨8|。聚合物的成炭性主要取決于其結(jié)構(gòu)，但同時(shí)也可通過(guò)使用阻燃劑來(lái)獲得提高，這將在后續(xù)章節(jié)討論。盡管多種聚合物在熱分解初始階段就趨于交聯(lián)，但這并不足以導(dǎo)致成炭。炭層的形成條件是：熱分解過(guò)程中，交聯(lián)聚合物含有芳環(huán)碎片及／或共軛雙鍵，并趨于芳構(gòu)化心。

      炭層中的芳香族稠環(huán)趨于形成小型堆疊結(jié)構(gòu)，稱為石墨化前體。這些前體嵌于無(wú)定形化炭層中形成“無(wú)規(guī)炭層”，該結(jié)構(gòu)通常于聚合物表面溫度為600。C，900℃間時(shí)形成。炭層中含有的石墨化前體越多，其熱氧穩(wěn)定性就越好，因此似乎也較難燃盡，并降低聚合物表面暴露于火焰熱流中的概率。但另一方面，高度石墨化的炭層十分堅(jiān)硬且可能存在裂縫，導(dǎo)致元法有效阻止可燃材料暴露于火焰。因此，性能*為優(yōu)異的炭層應(yīng)是含有適量石墨化前體的無(wú)定形無(wú)裂縫炭層。是其化學(xué)作用機(jī)理。另一類阻燃劑可產(chǎn)生大量的不可燃?xì)怏w以稀釋可燃?xì)怏w，有時(shí)也可通過(guò)吸熱來(lái)降低材料表面溫度。這有效降低了材料的可燃燒性，也可致其自熄。這是阻燃劑于氣相中的物理作用機(jī)理。PC加碳纖凝聚相作用機(jī)理比氣相作用機(jī)理更為常見(jiàn)。前面簡(jiǎn)要討論過(guò)的成炭是*為常見(jiàn)的凝聚相作用機(jī)理。提高材料的成炭性有多種途徑：聚合物和阻燃劑的反應(yīng)型成炭、聚合物在凝聚相滯留成炭及催化或氧化脫氫成炭。 

        有些阻燃劑幾乎是通過(guò)單一的物理作用機(jī)理阻燃的，例如氫氧化鋁(ATH)和氫氧化鎂(MH)。然而，沒(méi)有一種阻燃劑是可通過(guò)單一的化學(xué)作用機(jī)制而阻燃的。化學(xué)作用機(jī)理通常伴隨著一種或多種物理機(jī)理(如吸收熱量或稀釋可燃?xì)怏w)發(fā)揮阻燃效用。多種阻燃機(jī)理配合發(fā)揮效用，稱之為協(xié)效阻燃。各類阻燃機(jī)理。鹵系阻燃劑指代品種繁多的一類阻燃劑‘22 J。簡(jiǎn)言之，鹵系阻燃劑即是可在聚合物降解溫度范圍內(nèi)或低于降解溫度時(shí)釋放出鹵素自由基或鹵化物的阻燃劑心3’241。理論上說(shuō)，含氟、氯、溴或碘的化合物都可作為鹵系阻燃劑使用。含氟有機(jī)物通常比任何聚合物都穩(wěn)定，極難釋放出氟自由基或氟化氫。不過(guò)，現(xiàn)已有一些與所有其他鹵系阻燃劑的作用機(jī)理截然不同的工業(yè)化氟系阻燃劑，這將在下面討論。與氟化物不同的是，含碘有機(jī)物的熱穩(wěn)定性極差，不能與大多數(shù)工業(yè)聚合物一起加工。再者，氟或碘比溴或氯價(jià)格昂貴，這也極大限制了氟系與碘系阻燃劑的發(fā)展。