阻燃劑在建筑保溫材料中的應(yīng)用和發(fā)展

成 妮 妮

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

阻燃劑在建筑保溫材料中的應(yīng)用和發(fā)展

成 妮 妮

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

對(duì)阻燃劑在建筑保溫材料中的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行分析，以對(duì)阻燃劑在建筑保溫材料中更加深入的應(yīng)用提供建議，指出不同種類的阻燃劑在應(yīng)用中各有利弊，以致目前的建筑保溫材料的阻燃性能參差不齊，但環(huán)保性與低毒性兼具的阻燃劑一定是未來(lái)發(fā)展的方向。

保溫材料，阻燃劑，建筑材料

在建筑保溫材料應(yīng)用上大多以一些高分子的材料為主，且具有一定的易燃性，如現(xiàn)今在建筑企業(yè)中經(jīng)常應(yīng)用的聚氨酯板(PU)以及聚苯板(EPS)等材料，在建筑保溫中被應(yīng)用。但是，因這種高分子材料具有一定的可燃性，在安全性上較低。因此，國(guó)內(nèi)需要一種新的建筑的保溫材料，用以替代這些可燃高分子材料。針對(duì)國(guó)內(nèi)建筑保溫材料所具有的問(wèn)題，現(xiàn)今在市場(chǎng)中所存在的聚氨酯板(PU)以及聚苯板(EPS)等材料在應(yīng)用過(guò)程中一定要加入阻燃劑，以使其在建筑用的保溫材料中更加的具有可靠性和安全性，能夠盡可能的起到防火的作用。但是，就目前來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中所具有的阻燃劑類型較多，如進(jìn)行大致分類的話可以分為無(wú)機(jī)阻燃劑與有機(jī)阻燃劑兩大類。無(wú)機(jī)阻燃劑在環(huán)保性上較高，且毒性較小。而有機(jī)阻燃劑則在燃燒過(guò)程中存在煙霧過(guò)大、毒性高的問(wèn)題，所以在無(wú)機(jī)阻燃劑的未來(lái)應(yīng)用和發(fā)展上前景較好。在本文研究過(guò)程中針對(duì)國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)所常用的保溫材料阻燃劑進(jìn)行分析，并對(duì)阻燃劑在建筑保溫材料中的發(fā)展前景進(jìn)行展望。

1 阻燃劑的種類和阻燃劑的機(jī)理

1.1 阻燃劑的種類分析

如果根據(jù)阻燃劑種類的不同，以及阻燃基礎(chǔ)材料添加的關(guān)系進(jìn)行分類的話，則可以分為以下幾類：第一類，添加型阻燃劑，在進(jìn)行應(yīng)用之后與阻燃基礎(chǔ)材料之間不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)上的反應(yīng)，且只會(huì)以物理狀態(tài)在阻燃基礎(chǔ)材料中，且大多在一些熱塑性高的物質(zhì)中所應(yīng)用；第二類，能夠進(jìn)行反應(yīng)的阻燃劑。同阻燃基礎(chǔ)材料之間會(huì)進(jìn)行化學(xué)上的反應(yīng)，且逐漸會(huì)形成阻燃基礎(chǔ)材料中有效物質(zhì)，會(huì)在熱能量較為固定的物質(zhì)中所應(yīng)用；第三類，膨脹型的阻燃劑。顧名思義，這種阻燃劑在應(yīng)用之后會(huì)出現(xiàn)一定的膨脹作用，起到對(duì)保溫材料保護(hù)的作用。

1.2 阻燃劑的機(jī)理

阻燃劑機(jī)理主要包含以下幾點(diǎn)：首先，阻燃劑具有一定的吸熱機(jī)理。只有阻燃劑能夠吸收部分熱量，才能有效確保保溫材料在出現(xiàn)發(fā)熱情況時(shí)能夠分解一些降低分子的冷卻物，以降低保溫材料的溫度。與此同時(shí)，因阻燃劑所具有的機(jī)理使得它在分子分解過(guò)程中還能生成一定的水蒸氣，且對(duì)保溫材料基質(zhì)產(chǎn)生一定的保護(hù)作用；其次，阻燃劑具有一定的中和機(jī)理。一般會(huì)通過(guò)涂料進(jìn)行阻燃劑的添加，如果產(chǎn)生熱量的話則會(huì)立即釋放出一定的不燃?xì)怏w，以此阻止基質(zhì)出現(xiàn)燃燒。一般情況下，這種不燃?xì)怏w主要以二氧化碳、氨氣等氣體為主；第三，阻燃劑具有一定的中和機(jī)理，因所存在的這些不燃?xì)怏w對(duì)可燃?xì)怏w也會(huì)產(chǎn)生一定的中和作用，且進(jìn)行中和之后的剩余氣體也會(huì)對(duì)保溫材料起到一定的保護(hù)作用；第四，阻燃劑具有一定的抑制機(jī)理。使用此種阻燃劑的話則具備一定的自由基，且在分子作用下能夠產(chǎn)生水分，能夠?qū)ㄖ夭牧掀鸬揭欢ǖ谋Ｗo(hù)作用[1]。

2 常用建筑保溫材料中阻燃劑的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 溴系列阻燃劑

國(guó)內(nèi)在阻燃劑應(yīng)用中使用溴系列的阻燃劑較為普遍，且在品種上也較多，如六溴環(huán)十二烷、十溴二苯醚以及十溴二苯乙烷等?，F(xiàn)今，在溴系列中被應(yīng)用最為廣泛的是十溴二苯醚，在生產(chǎn)的產(chǎn)量上較大。但是，因十溴二苯醚在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中在溴含量游離的因素較多，并且其中所存在雜質(zhì)也多，如果作為長(zhǎng)期材質(zhì)進(jìn)行應(yīng)用的話則缺乏穩(wěn)定性。而應(yīng)用六溴環(huán)十二烷的話，其雖然在溴量上較高，但是其對(duì)聚合物性能的影響較小，所以導(dǎo)致熱性不夠穩(wěn)定。應(yīng)用十溴二苯乙烷一般會(huì)作為十溴二苯醚的升級(jí)版，其在耐熱性以及穩(wěn)定性上都要比十溴二苯醚質(zhì)量好些，并且在進(jìn)行使用之后仍可以回收作為其他利用。國(guó)內(nèi)溴系列的阻燃劑被廣泛應(yīng)用在聚氨酯板的阻燃劑中以及聚苯板的阻燃劑中。

但是，因溴系列阻燃劑的應(yīng)用缺乏環(huán)保性，所以在未來(lái)時(shí)間內(nèi)就要主力推出環(huán)保的新型產(chǎn)品，如溴化環(huán)氧樹(shù)脂等，但是并未在保溫材料中被廣泛應(yīng)用。

2.2 鹵一磷協(xié)同阻燃劑

鹵一磷協(xié)同阻燃劑所具有的阻燃分子中主要含溴或者是磷以及氮原子等，通過(guò)不同分子進(jìn)行結(jié)合所產(chǎn)生的作用可以起到對(duì)基質(zhì)保護(hù)的作用。但是，鹵一磷協(xié)同阻燃劑中溴的含量較低，且在燃燒過(guò)程中在耐熱性上存在較大不足。但是，可以同其他類型的阻燃劑進(jìn)行互補(bǔ)，以此發(fā)揮的效果更加明顯。

2.3 磷系列阻燃劑

磷系列阻燃劑在應(yīng)用過(guò)程中具有毒性較低、煙霧較小的優(yōu)點(diǎn)，所以在近年來(lái)的建筑保溫材料中被應(yīng)用。其中，磷系列所具有的阻燃劑材料主要有聚磷酸銨、磷酸酯、磷酸酯衍生物以及磷酸二氰胺等等。并且，在磷酸酯使用過(guò)程中大多以液體形式所存在，且在揮發(fā)性上較高，所以在應(yīng)用程度上較低。而隨著國(guó)內(nèi)對(duì)聚氨酯泡沫材料的開(kāi)發(fā)成功，使得其在阻燃劑的應(yīng)用上更加深入。

3 阻燃劑在建筑保溫材料中的發(fā)展前景

現(xiàn)今國(guó)內(nèi)常用的阻燃劑有以上筆者分析的種類，如有機(jī)阻燃劑中則在溴系列阻燃劑的應(yīng)用上較為廣泛，且在開(kāi)發(fā)時(shí)間上相對(duì)較早，但是溴系列的不同產(chǎn)品在性能上存在一定差異，且在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中在保溫材料方面就存在一定的缺陷，使得其不能有效的起到保溫材料應(yīng)有的作用。但是，隨著國(guó)內(nèi)阻燃劑的不斷創(chuàng)新，現(xiàn)今所開(kāi)發(fā)的溴與磷協(xié)同應(yīng)用的阻燃劑也正被開(kāi)發(fā)和利用中，不但能夠在功能上進(jìn)行互補(bǔ)，且還能對(duì)阻燃劑起到更佳的效果[2]。目前，國(guó)內(nèi)將溴系列、磷系列以及鹵系列阻燃劑進(jìn)行協(xié)同研發(fā)，所取得的效果更加明顯，根據(jù)溴系列在應(yīng)用中所存在的缺陷，磷系列所具有的環(huán)保性與鹵系列所具有的低毒特點(diǎn)，以此研發(fā)出能夠被建筑保溫材料廣泛應(yīng)用的阻燃劑，則是未來(lái)阻燃劑品種開(kāi)發(fā)的發(fā)展方向。

4 結(jié)語(yǔ)

人們生活和工作都離不開(kāi)建筑，建筑在人類社會(huì)活動(dòng)當(dāng)中發(fā)揮重要作用，能夠?qū)θ藗兊姆椒矫婷娑紩?huì)受到影響。但是，在建筑應(yīng)用過(guò)程中仍存在諸多火災(zāi)安全事故，給人類的財(cái)產(chǎn)安全以及生命安全等造成威脅，產(chǎn)生巨大影響。而在建筑保溫材料中融入阻燃劑，對(duì)降低火災(zāi)的發(fā)生，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全具有十分重要的意義。本文對(duì)阻燃劑在建筑保溫材料中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并對(duì)阻燃劑今后在建筑保溫材料中的發(fā)展前景進(jìn)行了展望，希望能引起相關(guān)學(xué)者的關(guān)注，以起到借鑒的作用。

[1] 朱世偉,王 萌,翟 磊.淺談建筑防火中外墻保溫材料防火性能及火災(zāi)危險(xiǎn)性[J].河南科技,2013(19)：152-154.

[2] 馬圣波.有關(guān)阻燃劑在建筑材料防火的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備,2014(4)：362-364.

[3] 董新理,王知情,顏 東,等.新型N-P阻燃劑的制備與表征[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016(1)：13-15.

[4] 夏浪平.季戊四醇基阻燃劑的合成及其在阻燃聚烯烴中的應(yīng)用研究[D].上海：東華大學(xué),2016.

The application and development of fire retardant in heat preservation materials

Cheng Nini

(ShanxiAcademyofBuildingResearch,Taiyuan030001,China)

This article anaylzs the application and development of fire retardant in heat-preservation materials and offers advises of fire retardant in-depth use in heat preservation materials.Different type of fire retardant have its own feature, the performence of the flame retardation of heat-preservation materials is so unven, but environmental protection and low toxicity is the direction of the development in future.

heat-preservation materials, fire retardant, building materials

1009-6825(2017)22-0135-02

2017-05-25

成妮妮(1986- )，女，助理工程師

TU545

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