試論高分子材料的阻燃技術(shù)

金中仕（池州學(xué)院，安徽 池州 247000）

試論高分子材料的阻燃技術(shù)

金中仕（池州學(xué)院，安徽 池州 247000）

現(xiàn)如今，高分子材料的研發(fā)已經(jīng)進入到新的階段，其阻燃性能和抗破壞的能力也逐步增強。但是在實際應(yīng)用過程中，由于高分子材料在諸多火災(zāi)事故中熱量釋放的時間較長，同時還產(chǎn)生了一些有毒物質(zhì)，會造成事故中的損失更為嚴(yán)重。因此，本文從高分子材料的阻燃機理出發(fā)，分析了各類阻燃技術(shù)，以期為日后高分子材料阻燃技術(shù)的提升提供更多參考建議。

高分子材料；阻燃技術(shù)；消防

高分子材料價格較低且性能優(yōu)異，在我們?nèi)粘Ｉ钪斜粡V泛應(yīng)用。但是高分子材料也有著明顯的弊端，由于大部分的高分子材料燃點較低，在起火時還不容易熄滅的特點，也給環(huán)境和人們的生命財產(chǎn)安全造成了一定的威脅，這也在一定程度上限制了高分子材料的應(yīng)用范圍。因此，對高分子材料的阻燃機理進行研究，并對相關(guān)的高分子材料阻燃技術(shù)進行分析是極其必要的，這有助于日后更好的運用高分子材料的性能，從而為社會經(jīng)濟發(fā)展而服務(wù)。

1 高分子材料的燃燒及阻燃機理

高分子材料的燃燒有兩個過程，首先是熱氧降解過程，是在高分子材料受熱過程中生成可燃物，其次便是燃燒過程，在溫度達到一定程度時，可燃物的體系和濃度都會發(fā)生質(zhì)的變化。在此過程中，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)。高分子材料的燃燒是有條件的，首先必須滿足外界溫度達到體系點燃溫度的要求，其次必須是濃度必須滿足可燃物分解后產(chǎn)生的濃度，最后是點燃的持續(xù)過程取決于上述兩個條件是否持續(xù)滿足，也就是是否保證了持續(xù)的熱量供給，如果熱量降低則燃燒會被中斷。因此，要想實現(xiàn)高分子材料的阻燃技術(shù)，就必須將上述條件的其中之一給隔斷。通過技術(shù)研究，相關(guān)資料已經(jīng)證明可以從氧氣稀釋、隔離重質(zhì)空氣、熱量的吸收、形成非可燃性保護膜、游離基的捕捉、提高材料的熱穩(wěn)定性能六個方面來實現(xiàn)。根據(jù)目前的技術(shù)而言，利用阻燃劑是最為普遍的方法，主要是形成隔離膜、稀釋或是冷卻的方法來造成熱源分離。由于燃燒和阻燃的過程都不簡單，其影響因素也非常之多，因此在研究阻燃技術(shù)時必須同時考慮到更多的阻燃機理，而不是通過某一項阻燃技術(shù)來單純的實施阻燃，否則會達不到想要的效果。

2 高分子材料阻燃技術(shù)

現(xiàn)如今，高分子材料的阻燃技術(shù)已經(jīng)有了相當(dāng)多的進展，不斷有了新的阻燃技術(shù)來滿足阻燃需要。筆者通過研究后分析了幾種較為常用且效果較好的高分子材料阻燃技術(shù)，如微膠囊技術(shù)、納米技術(shù)、膨脹技術(shù)、PS/OMMT納米復(fù)合阻燃技術(shù)、化學(xué)反應(yīng)阻燃技術(shù)。

2.1 微膠囊技術(shù)

微膠囊技術(shù)包括兩個大類，一是人工合成高分子材料，二是天然高分子材料。人工合成高分子材料主要有環(huán)氧樹脂、聚酯、聚苯乙烯、聚酰胺等，天然高分子材料包括纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等。微膠囊技術(shù)的工作原理是，在微小容器中將氣體、液體、固體包裹在高分子材料中，從而控制釋放起到相應(yīng)的保護作用。一旦遇到熱源，微膠囊材料變會將其中的阻燃劑溶解并釋放出來，從而成功的達到阻燃效果。

2.2 納米技術(shù)

納米技術(shù)現(xiàn)如今已經(jīng)發(fā)展的越來越快，不斷有新的納米阻燃體系出現(xiàn)，也為高分子材料阻燃技術(shù)帶來了更多福音。納米技術(shù)也稱之為納米阻燃高分子復(fù)合材料，它要實現(xiàn)阻燃效果只需要添加不到5%的阻燃劑，便能非常好的實現(xiàn)阻燃效果，達到材料運用的最佳性能。

2.3 膨脹技術(shù)

高分子材料阻燃技術(shù)中的膨脹阻燃材料由氮和磷兩種物質(zhì)組成，需要由發(fā)泡劑、炭化催促劑、炭化劑三者結(jié)合才能實現(xiàn)。它的工作機理為，為了有效的阻擋煙和氧氣，在高分子材料表面形成泡沫層來防止熱源融化材料。這種技術(shù)一般用于電纜外層、裝飾材料外層的耐火圖層，且毒性低、煙霧少，是日后高分子材料阻燃技術(shù)的一大發(fā)展方向。

2.4 PS/OMMT納米復(fù)合阻燃技術(shù)

目前，已經(jīng)開始被使用于有機高分子/無機化合物納米復(fù)合阻燃材料中納米添加劑包括了層狀硅酸鹽、層狀雙羥基氫氧化物、石墨、碳納米管（CNT）等等等。深入研究發(fā)現(xiàn)，如果能夠合理的添加PS以及有機蒙脫土（OMMT），并融合制備的PS/OMMT復(fù)合材料屬于一種插層型納米復(fù)合材料。將這種復(fù)合材料和單純的PS進行比較后發(fā)現(xiàn)，如果能夠適當(dāng)?shù)奶砑佑袡C黏土，那么，PS的阻燃效果會顯著提升。此外，在配制方面，如果PS和OMMT的比例達到了100/2，那么該PS/OMMT復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性會有一個質(zhì)的提升。

2.5 化學(xué)反應(yīng)阻燃技術(shù)

采用共聚、交聯(lián)、接枝等形式的化學(xué)反應(yīng)也可以有效的將阻燃元素以及基團引進高分子材料分子主鏈，或者側(cè)鏈中，進而把易燃、可燃高分子材料進一步的變換成能夠有阻燃效果的高分子材料。輻射交聯(lián)技術(shù)的使用也能夠生產(chǎn)出一種本質(zhì)阻燃高分子材料。其原理是，利用γ射線來輻射高分子材料，進而促使高分子材料的分子鏈產(chǎn)生交匯，交匯之后高分子材料燃燒時的熔融滴落的情況就會大大降低，使得高分子材料逐步成炭，進而有效提升了高分子材料的阻燃效果。

3 結(jié)語

由于高分子材料在更多的領(lǐng)域開始應(yīng)用開來，特別是在建筑行業(yè)有了突破性的進展，國內(nèi)外的學(xué)者和技術(shù)人員也對高分子材料阻燃技術(shù)進行了深入的研究，讓高分子材料有了更多的發(fā)展利用空間。由于新型的高分子材料阻燃技術(shù)開始不斷涌現(xiàn)，阻燃技術(shù)也在不斷提升，對國內(nèi)外消防工作的改善有著莫大的益處。因此，為了加強高分子材料的利用，各類阻燃產(chǎn)品層出不窮的出現(xiàn)，也得到不斷的利用。本文介紹了微膠囊技術(shù)、納米技術(shù)、膨脹技術(shù)、PS/OMMT納米復(fù)合阻燃技術(shù)、化學(xué)反應(yīng)阻燃技術(shù)幾種常用的新型高分子材料阻燃技術(shù)，以促進高分子材料阻燃技術(shù)更好的向前發(fā)展。

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金中仕（1994-），男，池州學(xué)院，本科。