高分子材料阻燃技術研究

涂港

摘要：現有的阻燃技術依然存在著很大的缺陷，比如排煙量大、滴落面積大、毒性氣體大等，這些缺點嚴重影響著人們的身體健康。目前有一種使用高分子聚合反應而產生的化合物，這種化合物不僅能夠降低反應的溫度，還不會放出有害氣體和物質。為了對物質的阻燃特性進行改進，作者針對高分子材料改進阻燃技術進行了研究。主要包括了：無極阻燃劑、鹵系阻燃劑以及磷系阻燃劑等，這幾種阻燃劑的特點是能夠分離物質與空氣的接觸面，還能降低物質燃燒時的溫度，能夠達到比較好的阻燃效果。

關鍵詞：高分子材料；阻燃技術；無機阻燃劑；鹵系阻燃劑

1高分子材料的阻燃機理

高分子材料能夠進行阻燃是存在一定機理的，主要是由于破壞了高分子材料的結構和成分，然后形成了新的保護膜，才能夠阻止材料燃燒。一般的阻燃原理可以從兩個方面來考慮，分別是隔離氧氣和降低溫度。隔離氧氣一般采用凝聚相阻燃機理，這種材料在燃燒的過程中會產生阻燃的細小分子，能夠中斷燃燒等鏈式反應，使得材料的熱分解溫度升高，并且在燃燒的過程中會產生水蒸氣，同時阻燃高分子材料中也存在著大量的氫氧元素，與空氣接觸后會產生水霧覆蓋在材料的表面，這樣便能隔離與空氣的接觸，達到阻燃的效果。經過吸熱產生的水霧也能夠降低材料表面的溫度，還能夠堵塞材料內部的孔隙，使材料形成一個密閉的環境，再次隔離與空氣的接觸。凝聚相在阻燃的過程中存在4中阻燃的模式，材料在燃燒的過程中會產生惰性氣體，能夠延緩材料的燃燒；在材料燃燒的過程中還會產生一些多碳氣孔，達到阻燃的效果；在反應的過程中還會吸收大量的熱量，通過降低表面溫度的方法來達到阻燃的效果；還有一些無機分子，這類分子的比熱容較大，在燃燒的時候分子之間會發生氧化還原反應，使分子發生變化以達到阻燃的效果。這幾種反應在機理中大致相同，但是在阻燃反應中的機理還有很多，所以還是很難給高分子阻燃體系進行一個系統的劃分。

2高分子材料阻燃劑的類別

2.1無機阻燃劑

無機阻燃劑主要是對無機化合物進行加熱，分解得到的水蒸氣或者其他保護膜來隔斷材料與空氣的接觸，降低燃燒溫度來達到降溫的效果。同時無機阻燃劑也能過在燃燒的過程中產生水分，當環境溫度比較高，水分會吸收熱量變成水蒸氣，降低環境的溫度達到阻燃的效果。另外一種是通過阻燃材料形成一種保護膜，比如說三氧化鋁材料在燃燒的過程中，會在材料表面形成一層細致的氧化物薄膜，隔斷與空氣的接觸。通常的無機阻燃材料化學性質比較穩定，也不會產生對環境和人體有害的氣體，所以常用來作防火阻燃劑。

2.2鹵系阻燃劑

在元素周期表中，鹵系元素所組成的化合物都具有非常優秀的阻燃效果。比如說氟利昂這種鹵系化合物就比較容易揮發，但是會破壞臭氧層，分別在這種物質中添加氯元素和氟元素，然后通過一定的方法對其沸點進行對比，可以發現添加氟元素的材料沸點明顯低于添加氯元素的材料。當化合物中含有3個氯分子時，材料的標準沸點是61.2℃；當化合物中含有3個氟分子時，材料的標準沸點是-128℃。通常含氯化合物所形成的阻燃劑材料都會有很好的阻燃效果，這種阻燃劑化學性質比較穩定，并且和許多高分子材料都有很好的相容性，所以不會對反應產生太大的影響。一般的，含溴元素的阻燃化合物的穩定性介于氯和碘元素所形成的阻燃化合物之間，也具有很好的阻燃效果。

2.3磷系阻燃劑

磷系阻燃劑一般有紅磷、白磷、磷酸氫二銨以及亞磷酸酯的化合物等，這一類化合物在燃燒的過程中都會形成一層碳膜，這個膜除了能夠降低材料的溫度以外，還能與空氣隔絕，達到更好的阻燃效果。然后就是紅磷和白磷的混合也能達到很好的阻燃效果。紅磷在燃燒的過程中會發出藍色的火焰，放出白煙；白磷的燃燒效果與紅磷很像，不同的是生成的產物是五氧化二磷，這兩種磷在制備次磷酸阻燃劑中都能夠夠顯著提高與液態水的混合比例。次磷酸的化學式是H3PO2，分子量為60，次磷酸與強氧化劑反應時，能夠產生磷酸氫和氫氣等非助燃氣體，所以也會達到阻燃的效果。對于磷含量在磷系阻燃劑中的含量，在次磷酸中磷含量比例在35%，在亞磷酸中的比例在27%，這兩種配比才會使阻燃劑達到最好的阻燃效果。

3高分子材料阻燃技術的發展

3.1納米技術

近些年來科學技術快速發展，納米技術也開始應用到高分子材料的阻燃技術當中，日本就曾經研發出一種具有優異阻燃性能的納米硅酸鹽粘土材料。這種材料在燃燒的過程中會產生一種抑制劑，這種物質會改變材料的結構，讓材料內部發生變化。材料的分子直徑在0.4-0.5mm之間，在燃燒的過程中產生的凝聚產物能夠堵塞氣孔，達到與空氣隔斷的效果。同時這種材料也能夠延緩物質燃燒時的熱量釋放，保證在一定的時間內所散發的熱值最小。

3.2接枝和交聯改性技術

接枝和交聯改性也能夠制備一系列的阻燃材料，主要通過光敏技術或化學接枝的方法將多種無機化合物聚合形成共聚物。共聚物在燃燒的過程中能夠產生一種無機絕緣層，這種絕緣層能夠有效的吸收易燃物質的高分子，通過減少易燃物質來達到阻燃的效果。

3.3膨脹技術

膨脹技術一般都會使用發泡劑作為阻燃物質，這種技術做成的阻燃材料一般有三個優點：無排煙量、無毒氣、無滴落等。以往的工藝手段在處理阻燃時，都會產生出大量對人體有害的氣體，比如說四溴苯酚在作阻燃材料時就會放出很多有毒氣體，不但對環境有害，對人體也有著巨大的傷害。無滴落則主要體現在阻燃劑不會產生腐蝕性液體，防止材料發生局部腐蝕。

4結語

通過本篇對于高分子材料阻燃技術的分析，使得對于該技術有了更深的了解。這種材料不但能夠對于物質燃燒有著很好的阻燃效果，并且還不會對環境有害，對人體產生危害。

參考文獻：

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