高分子可燃材料阻燃技術研發與應用

摘 要：隨著現代工業技術的發展，大量高分子材料被廣泛的應用在生活的各個領域。火災對于人們生活的危害越來越大，人們都在探索如何研究出阻燃性能更好的材料。同時，新型環保社會的理念深入人心，可燃材料由于燃燒后釋放出有害氣體，對環境和人類的健康影響都很大。所以，為提高可燃材料在抗阻燃中的實際應用效果，其研究的主要領域都集中在對其抗阻燃技術優越性和改進型的研究。基于此，該文將結合阻燃材料在應用中的優缺點，對其發展目標有針對性和方向性的探究。

關鍵詞：高分子 材料阻燃技術 應用 發展

中圖分類號：TQ31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0198-02

高分子可燃材料具有優良的性能，其應用的范圍也越來越廣，特別是在建筑、交通、家具、電子電器等行業領域被大量使用，美化和方便了人們的環境和生活，獲得了顯著的經濟效和社會效益，已逐漸代替傳統材料。然而大多數該分子材料都易燃、可燃材料，在燃燒時熱釋放速率快、火焰傳播速度快、發熱量高、不易熄滅，還產生大量濃煙和有毒氣體。隨著高分子材料的廣泛應用，其潛在的火災危險性大大增加，因而如何提高高分子材料的阻燃性能，成為當前消防工作急需解決的一個問題。

1 高分子阻燃技術應用

1.1 高分子阻燃材料分類

關于阻燃高分子材料目前尚無明確分類，通常可按照獲取阻燃性能的方式劃分，可將其分為本質阻燃高分子材料和非本質阻燃材料兩種。一種是材料本身具有阻燃性；另一種是通過加入添加阻燃劑獲得阻燃性能。非本質阻燃材料可根據阻燃劑添加方式分為添加型阻燃高分子材料和反應型高分子材料。所謂添加型阻燃高分子材料，即在高聚物加工過程中，將阻燃劑以物理方式分散于基材中而賦予材料的阻燃性；反應型阻燃高分子材料的阻燃劑是在高聚物的合成中加入的，它作為一種單體參與反應，并結合到高聚物的主鏈或支鏈上，使高聚物含有阻燃成分[1]。

1.2 高分子阻燃技術

阻燃劑是用于提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰傳播的助劑。在現代化社會中，阻燃劑具有著諸多的類型，旨在能夠為了切實滿足不同環境下的防火需求，就其所包含的類型來看，主要可以分為以下3種。

第一種，是有機阻燃劑，主要用于針對有機物的燃燒預防，比如包括磷酸酯、鹵系和紡織物等等，具有著耐久性的特點。

第二種為無機鹽類阻燃劑，包括的產品主要有氯化銨、氫氧化鋁等等材料，這種類型的阻燃劑具有著無煙、無毒與無害的優勢，因此成為了目前應用領域最為廣泛的一種阻燃劑。

第三種為有機和無機混合類型的阻燃劑，這種類型的阻燃劑通常被科學界認為是無機阻燃劑的升級版，擁有著和無機阻燃劑同等的優勢，但相對來說具有著較高的成本，因此并未普及應用。而從不同阻燃劑的阻燃元素上看，又可以劃分為幾種，包括鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑和硅系阻燃劑等，其各自有著相應的優勢和缺點，但依然憑借著不同的特點被廣泛應用于不同的防火領域當中[2]。

受到近些年科學技術飛速發展的影響，高分子材料的阻燃技術水平也獲得了突破性的發展，包括阻燃劑微膠囊技術、交聯與接枝改性等等，無論是何種新技術的應用，其作用原理都大體相一致，區別主要在于對人工合成技術的依賴程度有所不同，最明顯的技術優勢更是在于對傳統材料阻燃之后所產生的有毒有害氣體的轉化，最具代表性的便是現代阻燃技術領域的納米技術應用，不僅能夠有效降低阻燃過程中各類反應對環境的污染，同時更憑借較高的技術水平全面提高了阻燃技術的安全性。

1.3 高分子材料燃燒及阻燃技術應用機理

高分子材料在空氣中受熱時，會分解生成揮發性可燃物，當可燃物濃度和體系溫度足夠高時，即可燃燒。所以高分子材料的燃燒可分為熱氧降解和燃燒兩個過程，涉及傳熱、高分子材料在凝聚相的熱氧降解、分解產物在固相及氣相中的擴散、與空氣混合形成氧化反應場及氣相中的鏈式燃燒反應等一系列環節。當高分子材料受熱的熱源熱量能夠使高分子材料分解，且分解產生的可燃物達到一定濃度，同時體系被加熱到點燃溫度后，燃燒才能發生。而己被點燃的高分子材料在點燃源穩定后能否繼續燃燒則取決于燃燒過程的熱量平衡。當供給燃燒產生的熱量等于或大于燃燒過程各階段所需的總熱量時，高分子材料燃燒才能繼續，否則將中止或熄滅。從高分子材料的燃燒機理可看出，阻燃作用的本質是通過減緩或阻止其中一個或幾個要素實現的。其中包括6個方面：提高材料熱穩定性、捕捉游離基、形成非可燃性保護膜、吸收熱量、形成重質氣體隔離層、稀釋氧氣和可燃性氣體。目前常采用的阻燃劑行為主要是通過冷卻、稀釋、形成隔離膜的物理途徑和終止自由基的化學途徑來實現。燃燒和阻燃都是十分復雜的過程，涉及很多影響和制約因素，將一種阻燃體系的阻燃機理嚴格劃分為某一種是很難的，一種阻燃體系往往是幾種阻燃機理同時起作用[3]。

2 高分子材料阻燃技術的研發動向分析

2.1 高分子材料阻燃技術的現代化發展體現

在現代工業領域當中，阻燃材料憑借著自身所具有的阻燃優勢，已經獲得了越來越廣泛的發展前景。傳統的添加阻燃劑，在熱量不斷加升的同時，其有毒氣體也將被釋放出來，產生有毒氣體將會嚴重危害心肺功能，因此，在傳統阻燃劑中，也相應增加了磷酸酯等化學物質，以便于通過磷酸酯來提升材質的氣體吸附能力，相比較來講磷氮化合物擁有更加高等的吸附能力，正是由于添加型阻燃劑中存在以上不同的化學物質，因此，阻燃劑安全系數也將被提升。由此也就確定了磷系阻燃劑的地位。伴隨著現代技術的發展各類阻燃產品均獲得了良好的發展應用空間，各類阻燃產品的優勢也開始越來越突出，由于阻燃材質中的阻燃性能受到影響，才最終達到阻燃的實際效果。相對來講，阻燃技術也通過阻燃劑的化學功能，改變其傳統的分子結構，以至于實現阻燃價值。因此，阻燃技術應具備一定的高分子材料脫水碳化功能，并在此基礎上，吸收相關的有毒氣體，當值在材料燃燒中，產生有毒氣體，威脅相關人員的生命健康。對此應當進一步加大對現有阻燃劑的研發力度，并在科學技術的支撐作用下對現有的阻燃劑進行改善與功能領域的創新，使現有的阻燃劑能夠具備傳統的阻燃性能優勢，還同時具有更多的現代化功能比如耐熱、抗輻射等等[4]。

2.2 高分子阻燃材料的綠色發展趨勢

高分子阻燃材料的綠色發展方向已經開始被充分重視，其是社會的現代化發展需要，阻燃劑在各個行業領域當中的應用量有著明顯的增加，所有新材料與新產品的更新換代頻率都在不斷加速。而與此同時，人們的環保意識也在不斷提升，因此，阻燃劑的技術發展方向也開始逐漸趨向于綠色化發展。尤其是近些年社會開始重點關注對可持續發展的建設，由此直接決定了阻燃劑的發展需要契合生態的關系。目前，國際當中已有一部分發達國家開始致力于從環保角度出發來限制對污染環境阻燃劑的生產與使用，該文認為，這樣的現狀本質上也是對人們生命財產安全負責的另一種形式。不可否認，中國作為生產制造大國，高分子產業的發展具有著顯赫的地位，在國際阻燃材料飛速發展的大勢所趨之下，消防部門同時出臺了新的規定，旨在為阻燃材料的科學化更新提供明確的方向指引。在當前市場競爭激烈的形式下，阻燃技術的開發在外界的推動下有了技術上的提高。尤其是低毒低煙、無鹵高效的環保阻燃劑更是起到了不可估量的作用。綜上，不管是鹵系阻燃劑還是無鹵阻燃劑，其必然趨勢都是向環保型無鹵阻燃劑發展，發展方向都以低毒化、環保化、高效化、多功能化為主[5]。

3 高分子材料阻燃技術的優化改革動向

當前，對于阻燃技術的研究，我國還有待加強，在相關技術研發力度，以及自主研發等環節，相對于國外先機技術仍然存在較大的進步空間。但根據我國當前研發技術來講，已經較傳統技術提升了許多。近些年國家積極進行科研技術支持，在研究經費中，研究技術中，積極給予幫助，使得各項技術研發工作中逐漸擴大，研發力度也逐漸加深，在國家技術支持上，當前各項技術研發應用皆取得了良好的成績，阻燃技術便是其中一項，在國家的扶持幫助下，阻燃技術應用價值逐漸得到挖掘，阻燃技術研發也漸漸深入到人們的視野之中。

由從傳統阻燃技術當前的阻燃技術研發，期間經歷中眾多變遷，最早阻燃技術是由物理作用的幫助喜愛，實現對氧氣的阻隔，最終達到阻燃的效果，當前新型阻燃技術的研發，使得性質阻燃上升至化學反應界面中，通過對材質化學分子的改變，使得可燃性材質逐漸具備阻燃技術，從融合阻燃逐漸轉變成為無機阻燃，并在阻燃技術研發的過程中，更加注重了對有害有毒物質的處理，通過添加可吸附分子，將有毒有害物質進行吸附，在實現了阻燃技能的基礎上，實現了無污染的目標。這種科技研發的成果符合了綠色發展以及可持續發展理念的要求。當前在阻燃技術研發中，微膠囊技術、納米技術等其他技術的影響，使得可燃材料的阻燃效果大大得到提升，阻燃性能也隨著阻燃效果不斷變化。在阻燃技術應用中，復合型材料的應用也為阻燃技術提供了發展方向。

該文認為，在今后的發展中，隨著阻燃技術的提升，阻燃性能的變化，必將使阻燃形態以及其他性能達到提高，并在科研技術的研發過程中，隨著可持續發展理念的貫徹，堅信可燃材料阻燃技能將會更加環保。

4 結論

綜上所述，通過對阻燃技術的研究可知，阻燃技術經歷了從物理阻燃向化學阻燃技能的轉變，在化學阻燃中高分子材料阻燃功能得到了有效的提升。隨著阻燃技術研發的不斷加深，我們堅信，阻燃材料的發展也會與之相適應，產品結構也會相應調整，我們必然會找到解決的辦法，開發出符合人們需求的高分子阻燃材料。

參考文獻

[1]郭永吉.高分子材料阻燃技術的應用及發展探究[J].江西化工，2014（4）：208-209.

[2]郭曉林，李娟，李瑩.擠塑聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃技術現狀與發展趨勢[J].中國塑料，2014（12）：6-11.

[3]高建衛.我國建筑保溫技術進展及存在問題分析[J].材料導報，2013（S1）：276-280，284.

[4]嘠力巴，劉姝，王魯英，等.木材阻燃研究及發展趨勢[J].化學與黏合，2012（4）：68-71.

[5]湯朔，靳玉娟，錢立軍.膨脹型阻燃劑的研究進展[J].中國塑料，2012（8）：1-8.