高分子材料的阻燃技術探討

喻言佳 徐思學 袁翔

摘要：高分子材料是我們在生產生活中使用頻率較高的一種材料。特別是近年來，隨著我國對防火安全問題的重視，高分子材料的阻燃問題甚囂塵上。探究高分子材料的阻燃技術能對于拓寬高分子材料的使用領域，保障高分子材料安全具有重要的推動作用。下面筆者就從以下兩個層面來對高分子材料的阻燃技術進行探析，以供參閱。

關鍵詞：高分子；材料；阻燃技術

高分子材料價格較低且性能優異，在我們日常生活中被廣泛應用。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，也給環境和人們的生命財產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用范圍。因此，對高分子材料的阻燃機理進行研究，并對相關的高分子材料阻燃技術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，從而為社會經濟發展而服務。

1高分子材料阻燃機理

目前，高分子材料在阻燃行業運用的過程中，主要采用添加型方法，很少采用反應型方法，因此添加劑在阻燃材料中的使用更加廣泛，甚至決定了阻燃材料性能的好壞，到目前為止，阻燃材料研究的重點依然是對添加劑的研究問題，好的添加劑猶如化學反應的酶，能夠加快化學反應速率。由于高分子材料遇到明火點燃之后，會發生劇烈的氧化反應，在燃燒的過程中，會釋放很多的羥基，由于羥基非常活潑，且和其他的物質很容易結合，結合之后出現的產物是水和其他的有機物。而其他的有機物和氧氣進一步的結合會發生進一步的分解反應，又會形成新的有機物，在這種循環反應中，燃燒會一直持續，以上這就是高分子阻燃劑阻燃過程中的機理。

2高分子材料的阻燃技術

現如今，高分子材料的阻燃技術已經有了相當多的進展，不斷有了新的阻燃技術來滿足阻燃需要。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，如微膠囊技術、納米技術、膨脹技術、PS/OMMT納米復合阻燃技術、化學反應阻燃技術。

2.1CNT材料阻燃技術

PS/OMMT納米復合阻燃技術是以納米技術為依托而研發出來的，納米技術的誕生改變了很多行業的發展態勢，納米技術的引入同樣為高分子材料阻燃技術研究帶來了新的突破。經過確切的探索和研究，研究人員發現在高分子材料中加入納米結構，就會導致高分子材料的內部結構發生相應變化，進一步實現阻燃的目的。目前被用來作為納米添加劑的材料有很多，其中層狀硅酸鹽、石墨、碳納米管等物質是使用最為普遍、性能被普遍認可的納米添加劑材料。基于筆者和其他專家學者大量的實踐與研究表明，在高分子材料中如果能夠適量添加PS和有機蒙脫土（簡稱OMMT）元素，并將兩種元素物質制備成PS/OMMT復合材料，那么就能夠極大地提升其阻燃效果。同時，在制備的探究過程中進過反復的添加比例嘗試，將PS和OMMT兩種材質進行合理配比之后，PS在燃燒時所產生的放熱速率就會快速下降，進而避免部分熱反饋現象的產生，進而有效地限制了火焰的擴散，最大限度地降低了火災蔓延可能性。目前，CNT材料阻燃技術在很多領域的應用越來越廣泛，其中汽車制造業是CNT材料阻燃技術運用最為普遍的行業。

2.2膨脹技術

高分子材料阻燃技術中的膨脹阻燃材料由氮和磷兩種物質組成，需要由發泡劑、炭化催促劑、炭化劑三者結合才能實現。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的一大發展方向。

2.3微膠囊技術

阻燃劑微膠囊化是當前使用的主要阻燃劑技術之一。在以微米計量的微小容器中，把無機阻燃劑或者有機阻燃劑包裹到進去，實現阻燃劑微膠囊化。在容器材料的選擇上，一種是蛋白質、纖維素以及動物膠等天然高分子材料，一種是聚苯乙烯、聚酯以及聚乙乙烯等人工高分子材料。這種膠囊材料不會和阻燃劑產生化學反應，在物品出現高熱反應時，囊壁就會因溶融出現破裂，阻燃劑被釋放。這種技術的重要環節在于對各種影響阻燃效果因素的控制，如微膠囊大小、囊壁厚度以及強度和阻燃劑釋放的速度等。微膠囊技術在阻燃劑形態和效能的改善以及環境保護等方面能夠產生更好的效果。

2.4納米阻燃技術

在易燃高分子材料基體中融入納米尺度的結構使高分子材料阻燃方法的研究格局和方向發生改變。高分子易燃材料由于納米尺度的結構介入內部產生微觀變化，形成無機化合物納米復合阻燃材料和有機高分子納米復合阻燃材料。這種新形成的微觀結構通過把碳納米管、二氧化硅、多面體低聚倍半硅氧烷、石墨等納米添加劑融入易燃高分子材料。使高分子材料的燃燒性能降低、熱分解能力提高，增強普通高分子材料的阻燃性能，納米技術在高分子材料的阻燃方法中的應用是我國科技領域一項領先創新科技成果。

2.5接枝和交聯改性技術

接枝和交聯是使高分子材料功能化的一種有效方法，近年來這一技術也已用于使高分子材料阻燃化。接枝包括化學接枝和光敏接枝等，通過接枝共聚以提高聚合物的熱穩定性及阻燃性多系凝聚相阻燃模式，即借助于成炭來實現的。因為接枝單體能在聚合物的表面形成粘附的絕緣層，特別是無機絕緣層，對改善聚合物的阻燃性尤為有效。而使高分子材料本身交聯，或者高分子材料的熱裂解產物在凝聚相中交聯，也可減少可燃產物的生成量而改善材料的阻燃性，多以輻射交聯為主。

3結束語

總體來說，伴隨我國面向高分子材料領域的深入挖掘，多類新興的高分子物質出現于人們的視野中，同時阻斷技術持續得到優化完善，已經形成了一定技術基礎。近些年我國消防工作的全面落實，以及對應要求的不斷提升，使得阻燃產品大量涌現，同時具備一定良好的效果。但是，現下各類生產工藝依然存在各自的缺陷或者實踐不足的狀況，應當得到進一步開發以及探索。本文以此為基本背景，面向高分子材料阻燃的原理、目前產生的多類技術還有不同技術所具備的優勢以及不足進行了細致的解讀。并且針對相應的技術，給出了對于未來這一領域的發展狀況的大致估測。

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（作者單位：武漢市漢陽市政建設集團有限公司）