阻燃劑在高分子材料中的作用機理與應(yīng)用探討

卓榮彬

摘要：在我國，平均每年都會因為火災(zāi)情況而造成一定的經(jīng)濟損失，從實際情況可以看出，火災(zāi)引起的危害較大，這一現(xiàn)象是無法估計的。因此，電線電纜由于作用較高，得到了廣泛的應(yīng)用，其可燃性而引發(fā)的火災(zāi)得到了社會人員的廣泛重視。所謂電線電纜，它是一種高分子的聚合材料，本身是由碳、氫以及氧等元素組建而成的，從使用過程中來分析，它是易燃以及可燃性高的一種材料，具備熱量釋放速率大、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤煲约安蝗菀紫绲忍卣鳎裕藗兏鶕?jù)這一現(xiàn)象，研制出來高分子聚合材料用阻燃劑以及阻燃材料，并且該項材料得到了良好的應(yīng)用和發(fā)展。在本文中，重點論述了阻燃劑在高分子材料中的作用機理和具體的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：阻燃劑；高分子材料；作用機理；應(yīng)用情況

1、燃燒的要素以及阻止燃燒的具體方法

一般情況下，在電纜電纜中使用的絕緣護套料，就是屬于高分子材料的一種，其中，高分子材料在燃燒期間會發(fā)生多種反應(yīng)。

當熱源對高分子材料產(chǎn)生輻射情況的時候，熱傳給高分子材料，隨之，高分子材料逐漸的朝著內(nèi)部實施熱傳導(dǎo)，在熱量上升到規(guī)定溫度之后，材料自身便會產(chǎn)生熱裂解現(xiàn)象，在裂解現(xiàn)象不斷增強的情況下，裂解材料好空氣中的氧氣相互接觸，隨之就會產(chǎn)生氧化反應(yīng)，造成燃燒現(xiàn)象。經(jīng)過相關(guān)分析表面，產(chǎn)生燃燒的要素表現(xiàn)在以下幾點：分別為氧氣、可燃氣，溫度上升到一定階段、自由基反應(yīng)。

①阻燃劑出現(xiàn)吸熱反應(yīng)之后，將會阻斷熱輻射以及熱傳導(dǎo)。

②增強高分子數(shù)脂自身的耐熱性能，以此防止出現(xiàn)熱分解現(xiàn)象。

③在阻燃劑受到熱反應(yīng)之后，就會產(chǎn)生隔膜屏蔽熱和氧氣，從而限制了內(nèi)部擴散過程的實施。

④在阻燃劑受熱反應(yīng)之后，獲取活性自由基，從而避免了氧化還原反應(yīng)的出現(xiàn)。

因此，可以在使用合理阻燃阻斷高分子材料的基礎(chǔ)上，使受到熱傳導(dǎo)之后的輻射、傳熱、熱分解、內(nèi)部擴散等環(huán)節(jié)達到阻燃效果。

2、常用的高分子阻燃劑和相應(yīng)的阻燃機理

2.1高分子材料的阻燃機理論述

聚合物的燃燒過程比較的復(fù)雜，相對來說，它是一種十分激烈的熱氧化反應(yīng)，自身具備濃煙等特點。在燃燒的時候，受到外界熱源的影響，聚合物和空氣中的氧相互接觸，產(chǎn)生自由基鏈式降解反應(yīng)，從而形成揮發(fā)性可燃物，這一物體在上升到一定溫度或者濃度的時候，就會自主燃燒。燃燒期間釋放的熱量會傳輸?shù)秸诮到獾木酆衔镏校瑥亩嵘到獾乃俣龋纬奢^多的可燃性氣體，在這一情況下，火焰會在較快的速度中迅速擴散，從而引起火災(zāi)現(xiàn)象。

阻燃劑本身作為一種可以防止塑料燃燒以及緩解火災(zāi)等情況的材料，從使用情況來看，可以將其確定為兩種類型，分別為反應(yīng)型以及添加型。所謂反應(yīng)型，主要是指在聚合物合成期間，它是作為單體化學(xué)鍵聚集到聚合物分子鏈中，一般情況下，這一類型適合應(yīng)用于熱固性塑料中。另外，部分反應(yīng)型阻燃劑可以當成添加型阻燃劑應(yīng)用。添加型阻燃劑，則是在對塑料進行加工的時候，將其添加到塑料中去，一般來說，它適合應(yīng)用于熱塑性塑料中去。根據(jù)化學(xué)組成來分析，還可以將阻燃劑分層有機與無機兩部分，在相應(yīng)的化合物中，含有較多的鹵素、磷以及鋁等相關(guān)元素。

2.2常用的阻燃劑

阻燃劑的分類包括了鹵系阻燃劑、非鹵系阻燃劑，并且劃分為有機類、無機類以及阻燃助劑，涉及到的內(nèi)容有鹵化合物、水和金屬化合物、磷化合物、氮化合物、氮化合物、氮化合物、硼化合物等。

3、阻燃劑的具體應(yīng)用情況

由于阻燃劑有著不同的類型，因此，產(chǎn)生的阻燃機理和優(yōu)缺點都是不同的，在本文中，主要通過分析無鹵阻燃劑Mg（0H）2及溴系阻燃劑RBr在125C輻照交聯(lián)聚烯烴電纜料中的應(yīng)用情況，明確論述了無鹵阻燃劑與鹵系阻燃劑的優(yōu)勢和缺陷。

3.1實際生產(chǎn)情況

將125℃輻射鉸鏈聚烯烴電纜料為主要的基礎(chǔ)性材料，在這一過程中，可以通過添加不同類型的阻燃劑，詳細分析不同類型阻燃劑產(chǎn)生的阻燃效果以及對材料整體性能產(chǎn)生的相關(guān)影響。

在無鹵聚烯烴電纜料中，主要是添加溴系阻燃劑Mg（0H）2，在含鹵聚烯烴電纜料中，則是添加鹵系阻燃劑中溴系阻燃劑以及相應(yīng)比例的無鹵阻燃劑Mg（0H）2。

在本文中，主要對兩會材料以及加工之后的電線實施了相應(yīng)的分析工作，明確找尋出無鹵阻燃劑和溴系阻燃劑為主體燃燒材料的A、B兩款材料性能之間的差別。其中根據(jù)相關(guān)分析可以清楚的了解到：

①無鹵聚烯烴電纜料的體積電阻率和含鹵聚烯烴電纜料兩個數(shù)量級相比較而言，要低很多。

②待無鹵聚烯烴電纜料老化之后，抗拉強度以及斷裂伸長率都會呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。

③從實際情況來看，無鹵聚烯烴電纜料自身的斷裂伸長率比較小，和含鹵聚烯烴電纜料斷裂伸長率性能相比較而言，要低出很多。

④無鹵聚烯烴電纜料和含鹵聚烯烴電纜料的氧指數(shù)是一樣的，可是在制作成電線之后，無鹵聚烯烴電纜料整體性能較差一些。

3.2阻燃劑在聚烯烴中的應(yīng)用情況

所謂聚烯烴，從一定程度上來說，它是烯烴聚合物。通過分析表明，主要是由聚烯烴簡單來說為烯烴的聚合物。由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等a-烯烴以及某些環(huán)烯烴單獨聚合或共聚合而得到的一類熱塑性樹脂的整體稱呼。因此，可以將聚烯烴材料簡單稱之為以聚乙烯、聚丙烯為主的混合物。

一般來說，我們都知道，聚烯烴在沒有添加阻燃劑的情況下，氧指數(shù)處于15%左右，但是，阻燃聚烯烴明確規(guī)定，現(xiàn)有的氧指數(shù)必須保持在24%以內(nèi)，這是因為鹵系阻燃劑和聚合物材料相互接觸之后，便會產(chǎn)生一定的阻燃性能，這一材料自身具備較大的優(yōu)勢，比如添加量不多、產(chǎn)生的作用大等。所以，對于無鹵阻燃劑而言，要想實現(xiàn)鹵系阻燃劑這一阻燃性能，在放置添加阻燃劑的時候，和鹵系阻燃劑相比較而言，要多出3倍才可以。通常情況下，無鹵阻燃劑自身的添加量，要和配方總量相符合之后，才可以起到良好的阻燃性能。如此，添加較多的無機物，就會出現(xiàn)一定的問題，比如聚合物和無機物之間混亂，并且，還會影響材料的機械性能是，使其呈現(xiàn)老化狀態(tài)。含鹵阻燃劑和無鹵阻燃劑應(yīng)用比較中可清楚的了解到，和無鹵阻燃劑的阻燃劑為Mg（0H）2、添加量為50%--60%，優(yōu)點是成本輸出低，具備環(huán)保性，缺點是機械性能以及電氣性能較差一些。含鹵阻燃劑的阻燃劑為RBr，添加量為15%--25%，添加量是15%--25%，優(yōu)點是起到了良好的阻燃效果，缺點是在進行生產(chǎn)加工和電線燃燒期間，經(jīng)常會產(chǎn)生較多的有害物質(zhì)，這些物質(zhì)產(chǎn)生的后果是很嚴重的。

4、結(jié)語：

從以上論述可以看出，不管是無鹵材料，還是含鹵材料，自身都具備一定的優(yōu)勢和缺陷，因此，在選擇材料的時候，要從客戶需求以及實際情況入手，不斷提升材料的環(huán)保性，使其發(fā)揮出更好的作用。在本次研究中主要針對無鹵材料與含鹵材料展開分析與討論，并從多個角度提出了優(yōu)勢以及不足。

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