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(jìn)入到新的階段，其阻燃性能和抗破壞的能力也逐步增強(qiáng)。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于高分子材料在諸多火災(zāi)事故中熱量釋放的時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)還產(chǎn)生了一些有毒物質(zhì)，會(huì)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(jī)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(jià)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(diǎn)較低，在起火時(shí)還不容易熄滅的特點(diǎn)，也給環(huán)境和人們的生命財(cái)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(duì)高分子材料的阻燃機(jī)理進(jìn)行研究，并對(duì)相關(guān)的高分子材料阻燃技術(shù)進(jìn)行分析是極其必要的，這有助于日后更好的運(yùn)用高分子材料的性能，從而為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而服務(wù)。

1 高分子材料的燃燒及阻燃機(jī)理

高分子材料的燃燒有兩個(gè)過(guò)程，首先是熱氧降解過(guò)程，是在高分子材料受熱過(guò)程中生成可燃物，其次便是燃燒過(guò)程，在溫度達(dá)到一定程度時(shí)，可燃物的體系和濃度都會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化。在此過(guò)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(kuò)散、與空氣混合形成氧化反應(yīng)場(chǎng)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(dá)到體系點(diǎn)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(diǎn)燃的持續(xù)過(guò)程取決于上述兩個(gè)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(huì)被中斷。因此，要想實(shí)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(guò)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(hù)膜、游離基的捕捉、提高材料的熱穩(wěn)定性能六個(gè)方面來(lái)實(shí)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(lái)造成熱源分離。由于燃燒和阻燃的過(guò)程都不簡(jiǎn)單，其影響因素也非常之多，因此在研究阻燃技術(shù)時(shí)必須同時(shí)考慮到更多的阻燃機(jī)理，而不是通過(guò)某一項(xiàng)阻燃技術(shù)來(lái)單純的實(shí)施阻燃，否則會(huì)達(dá)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(jìn)展，不斷有了新的阻燃技術(shù)來(lái)滿足阻燃需要。筆者通過(guò)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(gè)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(shù)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(hù)作用。一旦遇到熱源，微膠囊材料變會(huì)將其中的阻燃劑溶解并釋放出來(lái)，從而成功的達(dá)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(lái)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(lái)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(shí)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(shí)現(xiàn)阻燃效果，達(dá)到材料運(yùn)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(shí)現(xiàn)。它的工作機(jī)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(lái)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(kāi)始被使用于有機(jī)高分子/無(wú)機(jī)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(jī)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(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，如果能夠適當(dāng)?shù)奶砑佑袡C(jī)黏土，那么，PS的阻燃效果會(huì)顯著提升。此外，在配制方面，如果PS和OMMT的比例達(dá)到了100/2，那么該P(yáng)S/OMMT復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性會(huì)有一個(gè)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(tuán)引進(jìn)高分子材料分子主鏈，或者側(cè)鏈中，進(jìn)而把易燃、可燃高分子材料進(jìn)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(lái)輻射高分子材料，進(jìn)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(shí)的熔融滴落的情況就會(huì)大大降低，使得高分子材料逐步成炭，進(jìn)而有效提升了高分子材料的阻燃效果。

3 結(jié)語(yǔ)

由于高分子材料在更多的領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用開(kāi)來(lái)，特別是在建筑行業(yè)有了突破性的進(jìn)展，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者和技術(shù)人員也對(duì)高分子材料阻燃技術(shù)進(jìn)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(kāi)始不斷涌現(xiàn)，阻燃技術(shù)也在不斷提升，對(duì)國(guó)內(nèi)外消防工作的改善有著莫大的益處。因此，為了加強(qiáng)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(jìn)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。