高層建筑用高分子材料的環保阻燃研究

胡紅丹

（江蘇安全技術職業學院）

1 引言

高分子材料自被人們發現以來，其在燃燒過程中釋放的大量煙氣和毒氣，對人們生活和社會環境產生一定影響。但是由于高分子材料的優越性能，在相關領域中具有不可替代性，人們不得不在使用高分子材料時，采取相關措施降低其易燃性，例如，在高分子材料中添加一定含量的阻燃劑，用以改變該材料的內部成分，進而提高其阻燃性能。隨著科學的進步，在高分子材料中添加阻燃劑這一方法，逐漸被廣泛使用。但由于添加的阻燃劑本身具有一定的缺點，且適用范圍也有一定的限制性，進一步阻礙了人們對高分子材料阻燃性能的研究進展。因此，在高層建筑物中，研究高分子材料的環保阻燃性具有重要意義。

2 高層建筑用高分子材料的環保阻燃機理研究

當前，在高層建筑物中，高分子材料在環保阻燃方面，主要利用材料的隔離作用、消除自由基作用、冷卻作用和稀釋作用。就隔離作用方面而言，在建筑物中，隨著溫度的升高，高分子材料阻燃劑會在表面形成了一個隔離膜，組織熱源進入物質里面，進而干擾物質繼續燃燒。而高分子材料形成隔離膜主要有兩種方式，一種是在高溫條件下，將高分子阻燃劑分解成為不易揮發的玻璃狀物質，包裹于物質表面，且包裹密度較高。在這種密度較高的保護層作用下，熱源很難進入物質內部，進而起到阻燃作用。另一種是利用高分子材料中的熱降解產物，高溫條件下在物質表面進行了脫水炭化作用，進而形成了炭化層，起到保護與阻燃相關物質的作用。

就消除自由基作用方面而言，高層建筑用高分子材料在高溫作用下，會產生一些自由基，促進氣相燃燒反應進一步發生，高分子材料阻燃劑在此時會迅速捕捉到自由基，進而切斷自由基進一步的連鎖反應，控制燃燒過程的進行。冷卻作用方面而言，高層建筑用高分子材料在高溫作用下，發生相變、脫水和分解等作用，致使物質表面上的溫度下降低于著火點，進而起到阻燃效果。就稀釋作用方面而言，高層建筑用高分子材料利用稀釋作用阻燃時主要有兩種方式，其一是在高溫作用下，隨著高分子阻燃劑濃度的升高，當質量分數高于50%以上，稀釋了一些可燃性物質的濃度，進而阻止燃燒過程的進行，達到阻燃效果。

3 高層建筑用高分子材料在環保阻燃方面的應用現狀研究

近年來，諸多學者針對高分子材料的阻燃性進行了深入的研究，大多用于高層建筑物中電器外殼、電線電纜、節能保溫聚氨酯等方面的阻燃。

（1）電器外殼的阻燃作用。在建筑材料內部，家用電器對人們的生活發揮著重要的作用，給人們生活帶來了極大的便利性。但一般家用電器外殼的易燃性，也在人們生活和財產帶來了較多的安全隱患。根據可靠數據統計，每年因家用電器起火引發的火災，為人們帶來的損失高于億記。國外某些國家早在十幾年前就公布了家用電器外殼阻燃的相關標準要求，用以防止家用電器起火。相關學者也就此，對一些高分子阻燃材料展開了研究。一般應用于家用電器外殼阻燃的材料主要有多聚磷酸銨、磷酸三苯酯與磷酸二苯酯等。其中，多聚磷酸銨主要需要配合一定比例的增溶劑及助劑，制成性能較好的無鹵環保阻燃合金，該合金尤其針對電腦顯示器外殼阻燃具有重要的作用；磷酸三苯酯的阻燃效果較好，一般使用量在12～18%之間，但其熔點較低，在高溫下容易揮發損失；磷酸二苯酯也是被廣泛使用的阻燃材料，因其具有水解性、阻燃性與熱穩定性，阻燃效果極好，在高層建筑物中被廣泛采用。

（2）電線電纜的阻燃作用。電線電纜是建筑物中家庭的主要配件，被稱為建筑行業中的“血管和神經”。在高層建筑物中，隨著家用電器使用頻率的增多，電線電纜分布也越來越多，對其阻燃特性進行研究顯得極為重要。當前，對于電線電纜的阻燃材料主要有聚丙烯、聚乙烯等材料，因為其具有無毒無害、質量輕、絕緣性好、加工簡單與耐化學腐蝕性好等特點，所以在高層建筑物中，被廣泛沿用。但是在實際使用時，聚丙烯與聚乙烯的阻燃作用相對較差，需要對其阻燃改性，添加鹵化合物和鹵銻阻燃劑，這些阻燃劑添加于聚丙烯與聚乙烯中，能明顯提高該材料的阻燃性能，但因其在燃燒時具有腐蝕性氣體和很多有毒氣體，會對人們的生命造成威脅。因此，研究環保、高效且無毒的電線電纜阻燃劑，是未來高分子材料阻燃性能研究的主要趨勢。

（3）節能保溫聚氨酯的阻燃作用。在高層建筑物中，硬質的聚氨酯泡沫塑料具有電學、化學腐蝕、聲學已經物理學性能，與多種材料結合具有很強的粘接力，是高層建筑物中廣泛采用的保溫隔熱材料。但是，在實際使用時，未進行阻燃處理的聚氨酯的極限氧指數只能維持在17d內，具有一定的易燃特性，且在燃燒過程中會釋放多種有害物質，同樣會為人們的健康產生不利影響。因此，在實際使用時，需要在節能保溫聚氨酯中加入阻燃劑，用以提高節能保溫聚氨酯的阻燃性能。

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