阻燃高分子材料的研究進(jìn)展及其在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

王秀林

摘 要： 近幾十年來(lái)，大量的高分子材料被應(yīng)用于汽車(chē)、道路以及建筑領(lǐng)域，對(duì)于推動(dòng)相關(guān)工程領(lǐng)域的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用，在汽車(chē)工程以及房屋建筑工程領(lǐng)域，阻止汽車(chē)以及房屋建筑在使用期間燃燒是確保使用者生命安全的重要方面，因此阻燃高分子材料是高分子材料中重點(diǎn)研究的方向之一，并在汽車(chē)工程以及建筑工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文主要闡述了兩種主要類型的阻燃高分子材料的研究進(jìn)展，并分析了阻燃高分材料在建筑工程及汽車(chē)工程領(lǐng)域的具體應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：阻燃高分子材料;建筑工程;汽車(chē)工程

當(dāng)前在阻燃高分子材料領(lǐng)域主要存在兩種不同的類型，一是本征型阻燃高分子材料，這一高分子材料其主要的制作方式為在高分子聚合物的側(cè)鏈或者是主鏈中添加小分子，使得添加小分子后的高分子聚合物具備阻燃特性;二是添加型阻燃高分子材料，這一阻燃高分子材料的制作方式主要是通過(guò)在主高分子聚合物中添加阻燃劑成分，從而使得這兩者的混合物具備較好的阻燃屬性，而根據(jù)在主高分子聚合物中添加的阻燃劑類型的不同，阻燃高分子材料又分為了添加有機(jī)阻燃劑的阻燃高分子材料、添加無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃高分子材料以及添加復(fù)合型阻燃劑的阻燃高分子材料。

1.阻燃高分子材料類型及研究進(jìn)展

1.1本征型阻燃高分子材料

本征型阻燃高分子材料的阻燃原理主要是通過(guò)這一類型的高分子材料在高溫狀態(tài)下發(fā)生化學(xué)或者物理反應(yīng)，從而釋放阻燃性氣體緩解燃燒情況來(lái)達(dá)到阻燃目的，目前在工程領(lǐng)域較為常用的本征型阻燃高分材料主要包括有聚氯乙烯、氯化聚乙烯等。

在制作本征型阻燃高分子材料的過(guò)程中，主要是通過(guò)向高分子聚合物的主鏈或者側(cè)鏈上連接含有硫元素、氮元素或是含磷元素的物質(zhì)，一旦出現(xiàn)燃燒等情況，高分子聚合物上的硫元素、氮元素或是含磷元素將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生阻燃?xì)怏w，進(jìn)而阻止火勢(shì)繼續(xù)燃燒。由于硫元素、氮元素以及磷元素是使高分子聚合材料具備阻燃屬性的主要來(lái)源，因此阻燃高分子聚合材料中含硫量、含氮量或是含磷量越高則其阻燃效果越好。根據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)高分子聚合材料中的磷元素質(zhì)量達(dá)到1%時(shí)，其產(chǎn)生的阻燃?xì)怏w能夠使得極限氧指數(shù)達(dá)到38%。為了增強(qiáng)本征型阻燃高分子材料的阻燃效果，不僅能夠通過(guò)增加單一元素的含量，而且還能夠通過(guò)在高分子聚合物的主鏈或者側(cè)鏈上添加兩種或者兩種以上的元素來(lái)增強(qiáng)阻燃效果。

1.2添加型阻燃高分子材料

在阻燃高分子材料中，本征型阻燃材料主要是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，使本征型阻燃材料在高溫條件下產(chǎn)生阻燃?xì)怏w來(lái)實(shí)現(xiàn)阻燃目的，而添加型阻燃高分子材料則是通過(guò)物理手段達(dá)到阻燃效果，添加型阻燃高分子材料主要是通過(guò)在原本不具備阻燃效果的高分子材料中添加阻燃效果較好的物質(zhì)來(lái)改善實(shí)現(xiàn)對(duì)高分子材料阻燃性能的改善。根據(jù)添加物質(zhì)的不同，添加型阻燃材料分為了添加有機(jī)阻燃劑、添加無(wú)機(jī)阻燃劑以及添加復(fù)合型阻燃劑三大類。

1.2.1.添加有機(jī)阻燃劑的阻燃高分子材料

在添加有機(jī)阻燃劑的阻燃高分子材料中，又細(xì)分為了含鹵元素的阻燃劑和非鹵元素的阻燃劑，由于含有鹵元素的阻燃劑在反應(yīng)過(guò)程中生成的氣體具有較大的毒性，可能影響人們的生命健康，因此這一類型的阻燃劑材料在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中較少，而非鹵元素的阻燃劑包括含硫、含磷元或者含氮的阻燃劑，而這些元素在燃燒高溫的情況下所產(chǎn)生的氣體毒性很小，因此應(yīng)用較為廣泛。

1.2.2.添加無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃高分子材料

在添加無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃高分子材料中，其添加的無(wú)機(jī)阻燃劑可以分為金屬鹽、金屬氧化物和金屬 氫氧化物，盡管這些無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃效果都比較好，然而這些阻燃劑成分與高分子聚合物的融合度較差，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，這些無(wú)機(jī)阻燃劑的煙霧消除效果也不理想，而煙霧的吸入也可能對(duì)人們的生命安全造成一定威脅。

1.2.3.添加復(fù)合型阻燃劑的阻燃高分子材料

復(fù)合型阻燃劑是通過(guò)在高分子材料中添加多種阻燃劑來(lái)提升阻燃效果的一類阻燃劑，相對(duì)添加單一阻燃劑成分的無(wú)機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑而言，復(fù)合型阻燃劑往往有更好的阻燃效果。以同時(shí)添加硅系阻燃劑和磷系阻燃劑的復(fù)合型阻燃劑為例，硅系阻燃劑在高溫燃燒的情況下能夠形成一層保護(hù)膜，將燃燒的物體與外界空氣隔絕開(kāi)來(lái)，不僅如此，還能夠防止磷系物質(zhì)產(chǎn)生的阻燃?xì)怏w擴(kuò)散，提升燃燒物體附近的阻燃?xì)怏w濃度，從而達(dá)到良好的阻燃效果。

2.阻燃高分子材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1阻燃高分子材料在建筑工程中的應(yīng)用

在房屋建筑使用過(guò)程中，一旦發(fā)生火災(zāi)將造成一定的人員傷亡以及財(cái)產(chǎn)損失，因此近年來(lái)，房屋建筑的防火研究備受關(guān)注，而在房屋建筑中使用阻燃材料能夠達(dá)到較好的防火效果，降低火災(zāi)事造成的傷害。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究表明，聚氯乙烯是一種良好的阻燃高分子材料，目前這一材料已經(jīng)被制作成為了無(wú)紡紙，在進(jìn)行房屋建筑的墻體建造時(shí)，聚氯乙烯無(wú)紡紙融入墻體中能夠起到較好的防火效果。

2.2阻燃高分子材料在汽車(chē)工程中的應(yīng)用

在汽車(chē)事故中，一旦汽車(chē)碰撞后出現(xiàn)燃燒，則會(huì)給駕駛?cè)藛T及乘客的生命安全造成極大的威脅，因此汽車(chē)防火非常關(guān)鍵。目前在汽車(chē)工程中，為了降低汽車(chē)起火所帶來(lái)的危害，在汽車(chē)中容易起火的承重零部件、內(nèi)飾件、新能源動(dòng)力電池等部件的高分子材料中添加阻燃劑是提高汽車(chē)安全性的主要手段之一。

3.總結(jié)

火災(zāi)對(duì)于人們的生命安全產(chǎn)生了巨大的威脅，而當(dāng)前房屋建筑以及汽車(chē)工程中所使用的大部分高分子材料并不具備較好的防火性，因此要提升相關(guān)工程的防火性需要在相關(guān)工程中使用本征型阻燃高分子材料和添加型阻燃高分子材料。

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（湖南工學(xué)院，湖南 衡陽(yáng)421010）