高分子材料的阻燃技術(shù)探討

喻言佳 徐思學(xué) 袁翔

摘要：高分子材料是我們在生產(chǎn)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(shù)能對于拓寬高分子材料的使用領(lǐng)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(shù)進(jìn)行探析，以供參閱。

關(guān)鍵詞：高分子；材料；阻燃技術(shù)

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，對高分子材料的阻燃機(jī)理進(jìn)行研究，并對相關(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，從而為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展而服務(wù)。

1高分子材料阻燃機(jī)理

目前，高分子材料在阻燃行業(yè)運(yùn)用的過程中，主要采用添加型方法，很少采用反應(yīng)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(diǎn)依然是對添加劑的研究問題，好的添加劑猶如化學(xué)反應(yīng)的酶，能夠加快化學(xué)反應(yīng)速率。由于高分子材料遇到明火點(diǎn)燃之后，會發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，在燃燒的過程中，會釋放很多的羥基，由于羥基非?；顫姡液推渌奈镔|(zhì)很容易結(jié)合，結(jié)合之后出現(xiàn)的產(chǎn)物是水和其他的有機(jī)物。而其他的有機(jī)物和氧氣進(jìn)一步的結(jié)合會發(fā)生進(jìn)一步的分解反應(yīng)，又會形成新的有機(jī)物，在這種循環(huán)反應(yīng)中，燃燒會一直持續(xù)，以上這就是高分子阻燃劑阻燃過程中的機(jī)理。

2高分子材料的阻燃技術(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(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)。

2.1CNT材料阻燃技術(shù)

PS/OMMT納米復(fù)合阻燃技術(shù)是以納米技術(shù)為依托而研發(fā)出來的，納米技術(shù)的誕生改變了很多行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，納米技術(shù)的引入同樣為高分子材料阻燃技術(shù)研究帶來了新的突破。經(jīng)過確切的探索和研究，研究人員發(fā)現(xiàn)在高分子材料中加入納米結(jié)構(gòu)，就會導(dǎo)致高分子材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)變化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)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(zhì)是使用最為普遍、性能被普遍認(rèn)可的納米添加劑材料?；诠P者和其他專家學(xué)者大量的實(shí)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(jī)蒙脫土（簡稱OMMT）元素，并將兩種元素物質(zhì)制備成PS/OMMT復(fù)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(jìn)過反復(fù)的添加比例嘗試，將PS和OMMT兩種材質(zhì)進(jìn)行合理配比之后，PS在燃燒時所產(chǎn)生的放熱速率就會快速下降，進(jìn)而避免部分熱反饋現(xiàn)象的產(chǎn)生，進(jìn)而有效地限制了火焰的擴(kuò)散，最大限度地降低了火災(zāi)蔓延可能性。目前，CNT材料阻燃技術(shù)在很多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其中汽車制造業(yè)是CNT材料阻燃技術(shù)運(yùn)用最為普遍的行業(yè)。

2.2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。

2.3微膠囊技術(shù)

阻燃劑微膠囊化是當(dāng)前使用的主要阻燃劑技術(shù)之一。在以微米計(jì)量的微小容器中，把無機(jī)阻燃劑或者有機(jī)阻燃劑包裹到進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)阻燃劑微膠囊化。在容器材料的選擇上，一種是蛋白質(zhì)、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(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在物品出現(xiàn)高熱反應(yīng)時，囊壁就會因溶融出現(xiàn)破裂，阻燃劑被釋放。這種技術(shù)的重要環(huán)節(jié)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(qiáng)度和阻燃劑釋放的速度等。微膠囊技術(shù)在阻燃劑形態(tài)和效能的改善以及環(huán)境保護(hù)等方面能夠產(chǎn)生更好的效果。

2.4納米阻燃技術(shù)

在易燃高分子材料基體中融入納米尺度的結(jié)構(gòu)使高分子材料阻燃方法的研究格局和方向發(fā)生改變。高分子易燃材料由于納米尺度的結(jié)構(gòu)介入內(nèi)部產(chǎn)生微觀變化，形成無機(jī)化合物納米復(fù)合阻燃材料和有機(jī)高分子納米復(fù)合阻燃材料。這種新形成的微觀結(jié)構(gòu)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(qiáng)普通高分子材料的阻燃性能，納米技術(shù)在高分子材料的阻燃方法中的應(yīng)用是我國科技領(lǐng)域一項(xiàng)領(lǐng)先創(chuàng)新科技成果。

2.5接枝和交聯(lián)改性技術(shù)

接枝和交聯(lián)是使高分子材料功能化的一種有效方法，近年來這一技術(shù)也已用于使高分子材料阻燃化。接枝包括化學(xué)接枝和光敏接枝等，通過接枝共聚以提高聚合物的熱穩(wěn)定性及阻燃性多系凝聚相阻燃模式，即借助于成炭來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)榻又误w能在聚合物的表面形成粘附的絕緣層，特別是無機(jī)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(lián)，或者高分子材料的熱裂解產(chǎn)物在凝聚相中交聯(lián)，也可減少可燃產(chǎn)物的生成量而改善材料的阻燃性，多以輻射交聯(lián)為主。

3結(jié)束語

總體來說，伴隨我國面向高分子材料領(lǐng)域的深入挖掘，多類新興的高分子物質(zhì)出現(xiàn)于人們的視野中，同時阻斷技術(shù)持續(xù)得到優(yōu)化完善，已經(jīng)形成了一定技術(shù)基礎(chǔ)。近些年我國消防工作的全面落實(shí)，以及對應(yīng)要求的不斷提升，使得阻燃產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，同時具備一定良好的效果。但是，現(xiàn)下各類生產(chǎn)工藝依然存在各自的缺陷或者實(shí)踐不足的狀況，應(yīng)當(dāng)?shù)玫竭M(jìn)一步開發(fā)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(chǎn)生的多類技術(shù)還有不同技術(shù)所具備的優(yōu)勢以及不足進(jìn)行了細(xì)致的解讀。并且針對相應(yīng)的技術(shù)，給出了對于未來這一領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r的大致估測。

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（作者單位：武漢市漢陽市政建設(shè)集團(tuán)有限公司）