影響玻璃鋼平板阻燃性能原因分析

樊志軒 金元朝 李波

摘 要：隨著我國冷藏保溫車的不斷發展，保溫廂體蒙皮材料種類逐步呈現多樣性。玻璃鋼是一種較為常見的保溫廂體蒙皮材料。本文對影響玻璃鋼阻燃性能的原因進行了相應分析，并闡述了添加阻燃劑的種類以及后期老化因素，對玻璃鋼阻燃性能的具體影響與解決對策。

關鍵詞：阻燃;玻璃鋼;老化;阻燃劑

作為一項樹脂基復合材料，玻璃鋼在現實中得到了越來越廣泛的應用。近些年出現多起冷藏車線路短路等原因造成的廂體起火，使得生產廠家越來越重視蒙皮材料的阻燃性能。目前生產的阻燃玻璃鋼平板，多是采用生產過程中在樹脂膠內添加阻燃劑來達到阻燃效果。這種玻璃鋼平板的阻燃效果就取決于所選阻燃劑的類型，本文將研究目前主要阻燃劑類型，并比較其優劣性。另外在玻璃鋼平板生產完使用過程中，老化問題極易破壞阻燃玻璃鋼的燃燒性能。因此，科學合理分析阻燃玻璃鋼老化問題，并提出科學完善的解決對策就顯得尤為重要。

1 玻璃鋼概述

所謂的玻璃鋼是玻璃纖維增強塑料的一種別稱。在生產過程中，工作人員會將玻璃纖維或者相應的制品作為增強材料，將合成樹脂作為黏合成分，采用特定的成型工藝加工而成。玻璃鋼具有著耐腐蝕性強、電性能強、熱性能良好、生產工藝性良好等諸多優勢。

從種類劃分來看，玻璃鋼主要涵蓋了玻璃纖維與樹脂兩種類型。玻璃纖維組成成分具有著繁雜性，多由石灰石、石英砂、方解石、葉臘石、白云石等融合而成。由于玻璃纖維具有著不燃性，多被作為增強材料被應用到生產過程中。合成樹脂具有著天然性，屬于一種高分子化合物，多被作為基體材料參與到生產過程中。從燃燒性能來看，合成樹脂的燃燒性能高低與其自身分子結構的碳長鏈分子中的元素種類有著直接聯系。目前市場上的合成樹脂主要被劃分為熱固性樹脂與熱塑性樹脂兩大類型。

2 阻燃劑的選擇

按照化學組成的不同，阻燃劑還可分為無機阻燃劑和有機阻燃劑。無機阻燃劑包括氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化銻、硼酸鋅和赤磷等，有機阻燃劑多為鹵代烴、有機溴化物、有機氯化物、磷酸酯、鹵代磷酸酯、氮系阻燃劑和氮磷膨脹型阻燃劑等。抑煙劑的作用在于降低阻燃材料的發煙量和有毒有害氣體的釋放量，多為鉬類化合物、錫類化合物和鐵類化合物等。盡管氧化銻和硼酸鋅亦有抑煙性，但常常作為阻燃協效劑使用，因此歸為阻燃劑體系。

長久以來，鹵系阻燃劑以其高效的阻燃效果而被廣泛的用于塑料的阻燃改性，但是其在阻燃過程中釋放的有毒的強腐蝕性氣體鹵化氫會對環境和人體健康造成極大的危害，開發清潔、高效、安全環保、價格低廉的阻燃劑和防火安全型阻燃高分子材料意義重大。無鹵阻燃技術是近年來阻燃領域向環保方向的發展趨勢，備受工業界關注。

但無鹵阻燃劑雖然已經可以達到環保高效阻燃的效果，但也依然存在一些問題。例如，常用的鋁-鎂系阻燃劑都是粉狀的，加入量相當大時才呈現出優良的阻燃性能，由于與聚丙烯的相容性不好，往往使阻燃聚丙烯的力學性能難于滿足使用要求;膨脹型阻燃劑容易吸濕，與聚丙烯相容性差容易導致從制品中析出，影響阻燃性能和其他使用性能;有些納米材料與聚丙烯復合，力學性能有所提高，但阻燃性能改善的幅度有限。因此，我們采用的是新型無鹵阻燃劑和不同阻燃劑復合的協效作用，研制新型表面改性劑和新的表面改性技術，使阻燃劑與塑料有適宜的相容性，構筑適度柔性、結合力強的界面結構，制得阻燃玻璃鋼平板性能優異，力學性能也明顯提高，增強生產生活的安全性。

3 阻燃玻璃鋼

3.1 阻燃機理

玻璃鋼的阻燃特性與其自身合成樹脂中的基體材料性能有著直接的關系。一般合成樹脂材料在燃燒過程中會經歷五個步驟：第一步為熱量激烈階段，第二步為熱分解階段、降解與揮發階段，第三步為著火階段，第四步為熱傳遞階段，第五步為蔓延階段。而玻璃鋼充分發揮出阻燃特性，則需要經過以下幾個方面：第一，需要保證合成樹脂材料的熱穩定性能良好。第二，需要在俘獲熱分解反應中釋放出自由基。第三，形成難燃或者不燃保護膜。第四，能夠有效吸收所釋放的熱量。第五，產生致密氣體阻隔層。第六，可以將氧氣或者反應過程中所含有的可燃氣體稀釋掉。從整體的阻燃過程可以看出，玻璃鋼的阻燃機理是從根源上改變玻璃鋼的熱物理性或者化學性質等。

3.2 阻燃劑劃分

阻燃劑屬于一種助劑，主要用來阻止高分子易燃聚合物燃燒。阻燃劑種類具有著多樣性，從使用方式來看，可以將其劃分為添加型阻燃劑與反應型阻燃劑。對于阻燃玻璃鋼而言，則屬于添加型阻燃劑。從目前市場應用情況來看，常見的添加型阻燃劑有無機阻燃劑，如氫氧化鋁、紅磷等，與有機阻燃劑，如鹵系阻燃劑、有機磷系阻燃劑等。同時，市面上也會有一些抑煙劑或者協效劑等。

3.3 阻燃劑的阻燃性

阻燃劑在配比上具有著差異性，這也使得不同阻燃劑的阻燃性能具有著差異性。此外，同一種阻燃劑以不同的配比添加到玻璃鋼中，所起到的阻燃性能也各有不同。

4 老化對玻璃鋼平板阻燃性能的影響

由于玻璃鋼平板的阻燃特性會受到外界因素的影響，比如老化等問題，導致其自身的燃燒性能發生相應的變化。以下內容對老化問題進行了相應分析。

4.1 老化概述

所謂的阻燃玻璃鋼老化是指玻璃鋼在生產各個階段，因受到紫外光、放射性或者氧、臭等因素的影響，使得塑料成分原有的性能下降，進而影響到阻燃玻璃鋼的原有價值。從分類來看，阻燃玻璃鋼老化多被劃分為物理老化與化學老化兩種。在實際的老化過程中，兩種類型老化多是交叉進行，進而使得老化問題富有了復雜性。所謂的物理老化則是指阻燃玻璃鋼因發生物理作用出現了相應的變化。此類變化不會影響到合成樹脂分子結構，換而言之，不會對玻璃鋼的燃燒性能產生任何影響。而化學老化則恰恰相反，會直接影響到玻璃鋼自身的燃燒性能。

4.2 阻燃玻璃鋼燃燒性能老化影響因素

阻燃玻璃鋼具有著種類差異，因此，阻燃玻璃鋼所產生的老化現象會因玻璃鋼使用條件不同或者使用環境不同而出現不同的老化問題。從整體來看，阻燃玻璃鋼所生的老化問題可以被劃分為以下幾個方面。

4.2.1 化學結構弱鍵

阻燃玻璃鋼的化學結構、空間構型等均會影響到其自身的燃燒特性。化學結構較為穩定或者耐老性較好的阻燃玻璃鋼，在單體過程中出現一些弱鍵時，外在因素就極易導致阻燃玻璃鋼發生老化，并影響到阻燃玻璃鋼的燃燒性能。

為了有效規避此類老化問題，生產商往往會運用鹵系阻燃劑。盡管此類阻燃劑會給周圍環境造成一定的污染，但是此類阻燃劑仍然在合成樹脂中占據著主導性地位。從作用機理來看，此類阻燃劑通過添加鹵素合成樹脂，來有效防止玻璃鋼出現燃燒現象。在實際應用中，添加鹵系阻燃劑的玻璃鋼，若長期被放置到自然環境中，其化學結構中的弱鍵極易被破壞，進而使得玻璃鋼的阻燃特性下降。因此，工作人員一定要做好此類阻燃玻璃鋼的安置工作。從目前發展態勢來看，為了減少鹵系阻燃劑對環境造成的巨大負面影響，相關從業研究者加大了無路阻燃劑的研發力度。然而，從最終的研究成果來看，目前并未尋找出與鹵系阻燃劑同等功效的無鹵阻燃劑。

4.2.2 紫外光

太陽光中含有太陽輻射、溫度與水分三種成分。從波長來看，太陽光譜的波長在150到3000ram，達到地球表面的波長范圍則在295到3000mm。光波能量與光波的頻率、速度、波長間具有著相應的比例關系。換而言之，波長與光量子的危害成反比，即波長越短，光量子所蘊含的能量越大，進而使得合成樹脂發生光老化的概率越大。因此，太陽光就成為引發阻燃玻璃鋼老化的重要因素。紫外光的波長在290到400mm范圍時，其自身所蘊含的光能量要遠遠高于合成樹脂分子鏈上的各種化學鍵斷裂所需的能量。這也預示著合成樹脂是否會出現斷裂等問題，與其自身的吸收波長能量或者聚合物鍵能有著直接的關系。

4.2.3 溫度

溫度作為物理因素，是造成合成樹脂老化的另一原因。無論是熱還是光，在特定條件下均會造成合成樹脂出現老化問題，甚至會加快合成樹脂老化。一旦合成樹脂出現熱老化問題，將會使得合成樹脂中的成分被降解，并影響到阻燃玻璃鋼的燃燒性能。因此，在溫度上升到一定程度后，阻燃玻璃鋼分子鏈化學鍵發生斷裂后，其化學結構會發生相應變化，并使得阻燃玻璃鋼的燃燒性能發生變化。此外，合成樹脂在熱老化作用下也會存在降解問題，并有效降低燃燒所需的能量。

作為阻燃玻璃鋼，由于其燃燒性能極易受到外在因素，比如：溫度、紫外光等的影響，進而發生老化問題。且在發生老化問題后，阻燃玻璃鋼的阻燃性能將會大受影響。因此，加大老化問題研究，將十分有助于提升阻燃玻璃鋼的阻燃性能，并從根本上解決阻燃玻璃鋼老化問題。從目前整體的研究情況來看，為了有效規避老化對阻燃玻璃鋼燃燒性能的影響，工作人員需要結合阻燃玻璃鋼的使用場地或者使用性質等，來科學合理的限定阻燃玻璃鋼材質與相關制品的使用壽命，亦或者運用替代品，來全面提升玻璃鋼的阻燃效果。

5 結束語

以上內容對玻璃鋼平板在生產過程中對阻燃劑的選取以及老化對玻璃鋼平板阻燃性能的影響因素進行了相應闡述。希望可以給相關工作者帶來借鑒與參考。

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