高分子材料的阻燃方法分析

宋納川+甄世鈺+劉弘毅

（1.大連理工大學高分子材料與工程 遼寧大連 116000；2.大連理工大學化學工程 遼寧大連 116000；3.大連理工大學公共事業管理 遼寧大連 116000）

摘 要：伴隨工業技術的逐漸進步，高分子材料的阻燃性與抗破壞性日益增強。然而因為高分子材料在具體的燃燒環節沒有辦法在短期內釋放出全部的熱量，或許還會產生非常多的物質，因為由于高分子材料的阻燃性較弱所導致的火災事件仍有發生。本文就高分子材料的阻燃方法進行簡單的分析。

關鍵詞：高分子材料；阻燃；分析

1 前言

高分子材料憑借其良好的性能、較低的價格而被大量運用于所有建筑與日常生活的各個層面，然而大部分的高分子材料均是可燃、易燃性的材料，在燃燒之時，所釋放的熱量非常之多，較快的火焰傳播速度，難以熄滅，或許還會出現濃煙與有毒的氣體，對于人們的生命財產安全與自然環境產生了非常大的影響。

2 高分子材料概述

高分子材料所指的是以高分子化合物為基石所形成的材料。高分子材料主要有相對分子質量比較高的化合物所組成，涵蓋塑料、橡膠、涂料、纖維以及膠粘劑等等，高分子是生命存在的一種非常重要的形式。

3 阻燃的必要性

根據有關機構的統計數據能夠得知，我們國家在最近幾年時間內各種民用、裝飾用品等層面迅速拓展，因為超過90%的纖維制品均具備較強的易燃性。例如：天津大爆炸事件，若出現爆炸的倉庫具備較為完整的阻燃防火設備，倉庫的管理者預先完善好防火阻燃相關的工作，則事故所造成的傷亡人數便會有較多的減少。因此，為了能夠不對社會導致不必要的經濟損失，所以對高分子材料實施阻燃處理具有非常重要的意義。

4 高分子材料的阻燃方法

4.1 阻燃劑添加法

當前，在我們國家運用最多并且成本費用最低的阻燃方法便是在高分子材料里面加入一定數量的阻燃劑，運用阻燃劑和高分子材料中所分解出的可燃物的相互融合，來達到增強高分子材料阻燃性的目標，此方式所具備的最大優勢便是無需實施大規模的投資，制作費用相對較低，同時在對于不一樣的高分子材料所使用的阻燃劑調節層面較為便利，然而，其同樣有著非常多的不足，若高分子材料和所加入的元素產生反應，進而損壞了高分子材料的內部結構，對其性能造成非常大的消極影響。所以，在選取所需添加的阻燃劑之時需要非常的嚴瑾，需要在不會對高分子材料產生影響又或是影響相對較小的基礎之上，在高分子材料里面的添加適宜的阻燃劑以達到阻燃的目標。

4.2 微膠囊技術

微膠囊化所代表的是將某一物質存放于一個幾微米到幾百微米的非常小的容器里面，進而達到維護與調控釋放等功能。將有機又或是無機的阻燃劑實施微膠囊化是目前阻燃劑發展的熱點話題，同時已經由理論轉向運用環節。囊材主要有兩個不同的種類：第一，天然高分子材料，例如：蛋白質、動物膠、纖維素以及淀粉等等。第二，人工合成高分子，例如：聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯醇、聚酰胺以及環氧樹脂等等。囊材和所需包裹的阻燃劑之間不會產生任何化學反應，在制品遇火溫度增加之時，囊壁當即便會熔化破裂，進而將阻燃劑釋放出來。微膠囊的尺寸、強度以及囊壁的厚度等其它的物理特征都會對最后的阻燃功效產生影響。微膠囊化在完善阻燃劑的功效、外形及降低環境污染等層面均有著非常大的作用。

4.3 納米技術

從傳統形式的阻燃劑層面，其在價格、環境污染以及力學性能等層面均不具備優勢。納米技術的運用則拓展了阻燃技術的全新領域，不僅材料的使用數量有較大的減少，并且效用和安全性有較大的增強，同樣減少了對于環境所產生的污染。歐洲多個國家所發起的Phoenix的合作計劃，以納米技術為基礎，生產納米顆粒又或是和無鹵材料相互融合，取代傳統形式的無鹵阻燃劑，減少了聚合物阻燃劑的使用數量，增強阻燃劑的作用。豐田汽車在汽車發動機的零部件中運用了尼龍/層狀硅酸鹽的納米素材，使得其熱穩定性與硬度有了較大的提升。除此之外，納米復合材料有著非常好的阻燃性能，被大量運用至輪胎、電子電氣元件之中。

4.4 化學反應法

運用交聯、共聚以及接枝等方式的化學反應同樣能夠合理的將阻燃元素及基團引入到高分子材料的分子主鏈又或是側鏈之中，從而將可燃、易燃的高分子材料更加深入的轉變為具備較強阻燃性能的高分子材料。輻射交聯手段的運用可以形成一個本質型的阻燃高分子材料。其機理如下：御用γ射線針對高分子材料實施輻射，從而推動高分子材料的分子鏈相互交叉，在發生交叉以后，高分子材料在燃燒之時所出現的熔融滴落的問題便會有所好轉。比如：普通的線形聚苯乙烯（PS）的極限氧指數僅僅為17.5%，若將其完全暴露于空氣里面實施點燃，極易產生大面積內的燃燒，有著非常嚴重的熔融滴落問題，同時會產生非常多的濃黑煙。然而，若將苯乙烯（ST）單體與交聯劑二乙烯基苯（DVB）按照ST：DVB=100：3的質量比實施混合共聚，從可以使得交聯的PS的極限氧指數達到18%，PS的水平燃燒速度由36mm/min減少為23mm/min，降低了36.1%，錐形量熱儀實驗環節熱量釋放的速度峰值（PHRR）降低了13.1%，質量損失的速度峰值（PMLR）降低了9.4%，生煙速度的峰值（PSRR）降低了22%，在發生交聯以后，PS燃燒的速度有顯著的降低，同時，并不會發生熔融滴落，外表有著非常濃厚的炭層，將其撥開以后，所能夠看到的便是一個無色透明的塑料。

4.5 無機阻燃技術

無機阻燃技術展示出了阻燃劑所具備的導熱與蓄熱作用，在燃燒環節，高分子材料的分子架構會按照其導熱與蓄熱的具體狀況出現周期性的改變，在蓄熱與導熱量超出指標之時，其分子結構便會遭受嚴重的損壞，無機阻燃技術能夠吸收并且循環多余的熱量，并且能夠增加阻燃劑所能夠受熱的面積，依托分解、吸收的方式將熱量傳遞至相對安全的位置處。其阻燃機理是：阻燃劑在受熱以后便會形成非常多具備吸熱功能的水晶體，水晶體在受熱蒸發以后便會散去非常多的熱量，高分子材料的受熱會隨之降低，其熱分解的速度同樣會有多減低。

5 結語

針對現實運用環節的高分子材料而言，在增強其阻燃性能之時，需要盡量避免對于成型加工性能、力學強度以及外觀質量等造成消極的影響，并且還需要充分考慮到對于材料費用與環境產生的影響。當前的發展態勢是全面采取各類方式，運用協同阻燃的方式加工出達到現實運用需求的高分子材料。

參考文獻：

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[3]程買增，曾幸榮，李偉明，等.阻燃性有機硅高分子材料的研究進展[J].有機硅材料，2003，6：21-25+46.

作者簡介：

宋納川 （1997—），男，漢族，籍貫：山東日照，學歷學位：本科在讀，職稱：無，單位：大連理工大學，研究方向：高分子材料與工程.

甄世鈺 （1997—），男，漢族，籍貫：甘肅金昌，學歷學位：本科在讀，職稱：無，單位：大連理工大學，研究方向：化學工程.

劉弘毅 （1997—），女，漢族，籍貫：遼寧大連，學歷學位：本科在讀，職稱：無，單位：大連理工大學，研究方向：公共事業管理