經(jīng)過對(duì)很多火災(zāi)事故實(shí)例的研究顯示:一半以上火險(xiǎn)死亡事故是煙霧而不是熱和燃燒引起的。聚氯乙烯是屬于產(chǎn)生煙霧危害的許多物種中的一種。軟聚氯乙烯中甚至本身阻燃的硬聚氯乙烯也會(huì)產(chǎn)生顯著的煙量。
當(dāng)聚氯乙烯燃燒時(shí),在材料的內(nèi)部和遠(yuǎn)離火焰端,聚合物的裂解和交聯(lián)激烈地發(fā)生競(jìng)爭(zhēng),然后發(fā)生二次反應(yīng),碳?xì)浠衔锖推渌扇夹援a(chǎn)物通過炭化層散發(fā)出來,并與表面的氧接觸,這樣有可能就燃燒。因此,使用聚氯乙烯的抑煙劑有可能以兩種途徑來控制這些競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的平衡,而且都將導(dǎo)致空氣中飛揚(yáng)的煙灰明顯地減少。
優(yōu)先選用的添加劑最好能形成固態(tài)的炭化層,工業(yè)上使用的能形成炭化層的聚氯乙烯抑煙劑有:三氧化鉬、無機(jī)鉬的混合物(如鉬酸鋅或八鉬酸銨)、鋅鎂復(fù)合物和過渡金屬氧化物。在燃燒前期,這些金屬氧化物與釋放的氯化氫反應(yīng)生成金屬氯化物,催化的烷基化反應(yīng)能相應(yīng)減少煙氣的產(chǎn)生。同樣,這些添加劑催化聚氯乙烯脫去氯化氫,導(dǎo)致形成反式多烯系列,但不會(huì)環(huán)化成苯的衍生物。接著,幾乎同時(shí)通過交聯(lián),抑制煙氣產(chǎn)生。廣泛的交聯(lián)會(huì)導(dǎo)致炭化層增加,并能有效地減少形成煙氣或煙灰的碳的數(shù)量。現(xiàn)已研究發(fā)現(xiàn),鋅鎂復(fù)合物能加速形成炭化層,并能使苯釋放減少到三分之二。
另外,是使用能抑制煙氣的添加劑,使煙灰微粒氧化生成氣相的一氧化碳和二氧化碳。二絡(luò)鐵和它的衍生物就是典型的抑煙劑。當(dāng)聚氯乙烯使用二絡(luò)鐵時(shí),最初可能是氣相反應(yīng),形成如羥基那樣的高能量的基團(tuán),這些羥基使煙灰微粒氧化成一氧化碳,并導(dǎo)致煙氣減少。二絡(luò)鐵的缺點(diǎn)是價(jià)格偏高,有氣化壓力,呈黃色,不適合用于增塑的聚氯乙烯體系中。
用作填料等級(jí)的其它抑煙劑,也可以導(dǎo)致減少煙氣,這是由于有機(jī)成分被稀釋的緣故,改善了燃燒時(shí)產(chǎn)生揮發(fā)物的性質(zhì)和數(shù)量。研究表明:?jiǎn)为?dú)使用氫氧化鎂與鋁的三水合物效果相同,能減少聚合物釋放煙霧量。然而當(dāng)氫氧化鎂與鋁的三水合物以3:1的比例混合使用時(shí),根據(jù)ASTME-662測(cè)量,可得到最大的煙霧密度降低值。
因?yàn)殂f化合物十分昂貴,制約了其在聚氯乙烯配方中的應(yīng)用,目前一般和其它氧化物復(fù)配,如MoO3-Cu2O, MoO3-Fe2O3,MoO3-SnO2等,這些復(fù)合物不僅能降低成本,而且還可以利用組分間的協(xié)同效應(yīng),提高抑煙和阻燃效果。目前國外已有商品化抑煙劑可以選用。