高分子可燃材料阻燃技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，大量高分子材料被廣泛的應(yīng)用在生活的各個(gè)領(lǐng)域。火災(zāi)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(shí)，新型環(huán)保社會(huì)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(huán)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(shí)際應(yīng)用效果，其研究的主要領(lǐng)域都集中在對其抗阻燃技術(shù)優(yōu)越性和改進(jìn)型的研究。基于此，該文將結(jié)合阻燃材料在應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，對其發(fā)展目標(biāo)有針對性和方向性的探究。

關(guān)鍵詞：高分子 材料阻燃技術(shù) 應(yīng)用 發(fā)展

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

高分子可燃材料具有優(yōu)良的性能，其應(yīng)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(yè)領(lǐng)域被大量使用，美化和方便了人們的環(huán)境和生活，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效和社會(huì)效益，已逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料。然而大多數(shù)該分子材料都易燃、可燃材料，在燃燒時(shí)熱釋放速率快、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤臁l(fā)熱量高、不易熄滅，還產(chǎn)生大量濃煙和有毒氣體。隨著高分子材料的廣泛應(yīng)用，其潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)性大大增加，因而如何提高高分子材料的阻燃性能，成為當(dāng)前消防工作急需解決的一個(gè)問題。

1 高分子阻燃技術(shù)應(yīng)用

1.1 高分子阻燃材料分類

關(guān)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(zhì)阻燃高分子材料和非本質(zhì)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(zhì)阻燃材料可根據(jù)阻燃劑添加方式分為添加型阻燃高分子材料和反應(yīng)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(yīng)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(yīng)，并結(jié)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(shù)

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?zhèn)鞑サ闹鷦Ｔ诂F(xiàn)代化社會(huì)中，阻燃劑具有著諸多的類型，旨在能夠?yàn)榱饲袑?shí)滿足不同環(huán)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(jī)阻燃劑，主要用于針對有機(jī)物的燃燒預(yù)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(diǎn)。

第二種為無機(jī)鹽類阻燃劑，包括的產(chǎn)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(yōu)勢，因此成為了目前應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛的一種阻燃劑。

第三種為有機(jī)和無機(jī)混合類型的阻燃劑，這種類型的阻燃劑通常被科學(xué)界認(rèn)為是無機(jī)阻燃劑的升級版，擁有著和無機(jī)阻燃劑同等的優(yōu)勢，但相對來說具有著較高的成本，因此并未普及應(yīng)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(yīng)的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，但依然憑借著不同的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于不同的防火領(lǐng)域當(dāng)中[2]。

受到近些年科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的影響，高分子材料的阻燃技術(shù)水平也獲得了突破性的發(fā)展，包括阻燃劑微膠囊技術(shù)、交聯(lián)與接枝改性等等，無論是何種新技術(shù)的應(yīng)用，其作用原理都大體相一致，區(qū)別主要在于對人工合成技術(shù)的依賴程度有所不同，最明顯的技術(shù)優(yōu)勢更是在于對傳統(tǒng)材料阻燃之后所產(chǎn)生的有毒有害氣體的轉(zhuǎn)化，最具代表性的便是現(xiàn)代阻燃技術(shù)領(lǐng)域的納米技術(shù)應(yīng)用，不僅能夠有效降低阻燃過程中各類反應(yīng)對環(huán)境的污染，同時(shí)更憑借較高的技術(shù)水平全面提高了阻燃技術(shù)的安全性。

1.3 高分子材料燃燒及阻燃技術(shù)應(yīng)用機(jī)理

高分子材料在空氣中受熱時(shí)，會(huì)分解生成揮發(fā)性可燃物，當(dāng)可燃物濃度和體系溫度足夠高時(shí)，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(gè)過程，涉及傳熱、高分子材料在凝聚相的熱氧降解、分解產(chǎn)物在固相及氣相中的擴(kuò)散、與空氣混合形成氧化反應(yīng)場及氣相中的鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)等一系列環(huán)節(jié)。當(dāng)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(chǎn)生的可燃物達(dá)到一定濃度，同時(shí)體系被加熱到點(diǎn)燃溫度后，燃燒才能發(fā)生。而己被點(diǎn)燃的高分子材料在點(diǎn)燃源穩(wěn)定后能否繼續(xù)燃燒則取決于燃燒過程的熱量平衡。當(dāng)供給燃燒產(chǎn)生的熱量等于或大于燃燒過程各階段所需的總熱量時(shí)，高分子材料燃燒才能繼續(xù)，否則將中止或熄滅。從高分子材料的燃燒機(jī)理可看出，阻燃作用的本質(zhì)是通過減緩或阻止其中一個(gè)或幾個(gè)要素實(shí)現(xiàn)的。其中包括6個(gè)方面：提高材料熱穩(wěn)定性、捕捉游離基、形成非可燃性保護(hù)膜、吸收熱量、形成重質(zhì)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(xué)途徑來實(shí)現(xiàn)。燃燒和阻燃都是十分復(fù)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(jī)理嚴(yán)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(jī)理同時(shí)起作用[3]。

2 高分子材料阻燃技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向分析

2.1 高分子材料阻燃技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展體現(xiàn)

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，阻燃材料憑借著自身所具有的阻燃優(yōu)勢，已經(jīng)獲得了越來越廣泛的發(fā)展前景。傳統(tǒng)的添加阻燃劑，在熱量不斷加升的同時(shí)，其有毒氣體也將被釋放出來，產(chǎn)生有毒氣體將會(huì)嚴(yán)重危害心肺功能，因此，在傳統(tǒng)阻燃劑中，也相應(yīng)增加了磷酸酯等化學(xué)物質(zhì)，以便于通過磷酸酯來提升材質(zhì)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(xué)物質(zhì)，因此，阻燃劑安全系數(shù)也將被提升。由此也就確定了磷系阻燃劑的地位。伴隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展各類阻燃產(chǎn)品均獲得了良好的發(fā)展應(yīng)用空間，各類阻燃產(chǎn)品的優(yōu)勢也開始越來越突出，由于阻燃材質(zhì)中的阻燃性能受到影響，才最終達(dá)到阻燃的實(shí)際效果。相對來講，阻燃技術(shù)也通過阻燃劑的化學(xué)功能，改變其傳統(tǒng)的分子結(jié)構(gòu)，以至于實(shí)現(xiàn)阻燃價(jià)值。因此，阻燃技術(shù)應(yīng)具備一定的高分子材料脫水碳化功能，并在此基礎(chǔ)上，吸收相關(guān)的有毒氣體，當(dāng)值在材料燃燒中，產(chǎn)生有毒氣體，威脅相關(guān)人員的生命健康。對此應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大對現(xiàn)有阻燃劑的研發(fā)力度，并在科學(xué)技術(shù)的支撐作用下對現(xiàn)有的阻燃劑進(jìn)行改善與功能領(lǐng)域的創(chuàng)新，使現(xiàn)有的阻燃劑能夠具備傳統(tǒng)的阻燃性能優(yōu)勢，還同時(shí)具有更多的現(xiàn)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(fā)展趨勢

高分子阻燃材料的綠色發(fā)展方向已經(jīng)開始被充分重視，其是社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展需要，阻燃劑在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用量有著明顯的增加，所有新材料與新產(chǎn)品的更新?lián)Q代頻率都在不斷加速。而與此同時(shí)，人們的環(huán)保意識也在不斷提升，因此，阻燃劑的技術(shù)發(fā)展方向也開始逐漸趨向于綠色化發(fā)展。尤其是近些年社會(huì)開始重點(diǎn)關(guān)注對可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)，由此直接決定了阻燃劑的發(fā)展需要契合生態(tài)的關(guān)系。目前，國際當(dāng)中已有一部分發(fā)達(dá)國家開始致力于從環(huán)保角度出發(fā)來限制對污染環(huán)境阻燃劑的生產(chǎn)與使用，該文認(rèn)為，這樣的現(xiàn)狀本質(zhì)上也是對人們生命財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)的另一種形式。不可否認(rèn)，中國作為生產(chǎn)制造大國，高分子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有著顯赫的地位，在國際阻燃材料飛速發(fā)展的大勢所趨之下，消防部門同時(shí)出臺了新的規(guī)定，旨在為阻燃材料的科學(xué)化更新提供明確的方向指引。在當(dāng)前市場競爭激烈的形式下，阻燃技術(shù)的開發(fā)在外界的推動(dòng)下有了技術(shù)上的提高。尤其是低毒低煙、無鹵高效的環(huán)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(huán)保型無鹵阻燃劑發(fā)展，發(fā)展方向都以低毒化、環(huán)保化、高效化、多功能化為主[5]。

3 高分子材料阻燃技術(shù)的優(yōu)化改革動(dòng)向

當(dāng)前，對于阻燃技術(shù)的研究，我國還有待加強(qiáng)，在相關(guān)技術(shù)研發(fā)力度，以及自主研發(fā)等環(huán)節(jié)，相對于國外先機(jī)技術(shù)仍然存在較大的進(jìn)步空間。但根據(jù)我國當(dāng)前研發(fā)技術(shù)來講，已經(jīng)較傳統(tǒng)技術(shù)提升了許多。近些年國家積極進(jìn)行科研技術(shù)支持，在研究經(jīng)費(fèi)中，研究技術(shù)中，積極給予幫助，使得各項(xiàng)技術(shù)研發(fā)工作中逐漸擴(kuò)大，研發(fā)力度也逐漸加深，在國家技術(shù)支持上，當(dāng)前各項(xiàng)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用皆取得了良好的成績，阻燃技術(shù)便是其中一項(xiàng)，在國家的扶持幫助下，阻燃技術(shù)應(yīng)用價(jià)值逐漸得到挖掘，阻燃技術(shù)研發(fā)也漸漸深入到人們的視野之中。

由從傳統(tǒng)阻燃技術(shù)當(dāng)前的阻燃技術(shù)研發(fā)，期間經(jīng)歷中眾多變遷，最早阻燃技術(shù)是由物理作用的幫助喜愛，實(shí)現(xiàn)對氧氣的阻隔，最終達(dá)到阻燃的效果，當(dāng)前新型阻燃技術(shù)的研發(fā)，使得性質(zhì)阻燃上升至化學(xué)反應(yīng)界面中，通過對材質(zhì)化學(xué)分子的改變，使得可燃性材質(zhì)逐漸具備阻燃技術(shù)，從融合阻燃逐漸轉(zhuǎn)變成為無機(jī)阻燃，并在阻燃技術(shù)研發(fā)的過程中，更加注重了對有害有毒物質(zhì)的處理，通過添加可吸附分子，將有毒有害物質(zhì)進(jìn)行吸附，在實(shí)現(xiàn)了阻燃技能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了無污染的目標(biāo)。這種科技研發(fā)的成果符合了綠色發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展理念的要求。當(dāng)前在阻燃技術(shù)研發(fā)中，微膠囊技術(shù)、納米技術(shù)等其他技術(shù)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(shù)應(yīng)用中，復(fù)合型材料的應(yīng)用也為阻燃技術(shù)提供了發(fā)展方向。

該文認(rèn)為，在今后的發(fā)展中，隨著阻燃技術(shù)的提升，阻燃性能的變化，必將使阻燃形態(tài)以及其他性能達(dá)到提高，并在科研技術(shù)的研發(fā)過程中，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹，堅(jiān)信可燃材料阻燃技能將會(huì)更加環(huán)保。

4 結(jié)論

綜上所述，通過對阻燃技術(shù)的研究可知，阻燃技術(shù)經(jīng)歷了從物理阻燃向化學(xué)阻燃技能的轉(zhuǎn)變，在化學(xué)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(shù)研發(fā)的不斷加深，我們堅(jiān)信，阻燃材料的發(fā)展也會(huì)與之相適應(yīng)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也會(huì)相應(yīng)調(diào)整，我們必然會(huì)找到解決的辦法，開發(fā)出符合人們需求的高分子阻燃材料。

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