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(guó)冷藏保溫車的不斷發(fā)展，保溫廂體蒙皮材料種類逐步呈現(xiàn)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(duì)影響玻璃鋼阻燃性能的原因進(jìn)行了相應(yīng)分析，并闡述了添加阻燃劑的種類以及后期老化因素，對(duì)玻璃鋼阻燃性能的具體影響與解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：阻燃;玻璃鋼;老化;阻燃劑

作為一項(xiàng)樹脂基復(fù)合材料，玻璃鋼在現(xiàn)實(shí)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。近些年出現(xiàn)多起冷藏車線路短路等原因造成的廂體起火，使得生產(chǎn)廠家越來越重視蒙皮材料的阻燃性能。目前生產(chǎn)的阻燃玻璃鋼平板，多是采用生產(chǎn)過程中在樹脂膠內(nèi)添加阻燃劑來達(dá)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(yōu)劣性。另外在玻璃鋼平板生產(chǎn)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(xué)合理分析阻燃玻璃鋼老化問題，并提出科學(xué)完善的解決對(duì)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(qiáng)塑料的一種別稱。在生產(chǎn)過程中，工作人員會(huì)將玻璃纖維或者相應(yīng)的制品作為增強(qiáng)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(qiáng)、電性能強(qiáng)、熱性能良好、生產(chǎn)工藝性良好等諸多優(yōu)勢(shì)。

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(qiáng)材料被應(yīng)用到生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)的碳長(zhǎng)鏈分子中的元素種類有著直接聯(lián)系。目前市場(chǎng)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(xué)組成的不同，阻燃劑還可分為無機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑。無機(jī)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(jī)阻燃劑多為鹵代烴、有機(jī)溴化物、有機(jī)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(fā)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(xié)效劑使用，因此歸為阻燃劑體系。

長(zhǎng)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(qiáng)腐蝕性氣體鹵化氫會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成極大的危害，開發(fā)清潔、高效、安全環(huán)保、價(jià)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(shù)是近年來阻燃領(lǐng)域向環(huán)保方向的發(fā)展趨勢(shì)，備受工業(yè)界關(guān)注。

但無鹵阻燃劑雖然已經(jīng)可以達(dá)到環(huán)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(dāng)大時(shí)才呈現(xiàn)出優(yōu)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(xué)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(dǎo)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(fù)合，力學(xué)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(fù)合的協(xié)效作用，研制新型表面改性劑和新的表面改性技術(shù)，使阻燃劑與塑料有適宜的相容性，構(gòu)筑適度柔性、結(jié)合力強(qiáng)的界面結(jié)構(gòu)，制得阻燃玻璃鋼平板性能優(yōu)異，力學(xué)性能也明顯提高，增強(qiáng)生產(chǎn)生活的安全性。

3 阻燃玻璃鋼

3.1 阻燃機(jī)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(guān)系。一般合成樹脂材料在燃燒過程中會(huì)經(jīng)歷五個(gè)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(fā)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(fā)揮出阻燃特性，則需要經(jīng)過以下幾個(gè)方面：第一，需要保證合成樹脂材料的熱穩(wěn)定性能良好。第二，需要在俘獲熱分解反應(yīng)中釋放出自由基。第三，形成難燃或者不燃保護(hù)膜。第四，能夠有效吸收所釋放的熱量。第五，產(chǎn)生致密氣體阻隔層。第六，可以將氧氣或者反應(yīng)過程中所含有的可燃?xì)怏w稀釋掉。從整體的阻燃過程可以看出，玻璃鋼的阻燃機(jī)理是從根源上改變玻璃鋼的熱物理性或者化學(xué)性質(zhì)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(yīng)型阻燃劑。對(duì)于阻燃玻璃鋼而言，則屬于添加型阻燃劑。從目前市場(chǎng)應(yīng)用情況來看，常見的添加型阻燃劑有無機(jī)阻燃劑，如氫氧化鋁、紅磷等，與有機(jī)阻燃劑，如鹵系阻燃劑、有機(jī)磷系阻燃劑等。同時(shí)，市面上也會(huì)有一些抑煙劑或者協(xié)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(duì)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(huì)受到外界因素的影響，比如老化等問題，導(dǎo)致其自身的燃燒性能發(fā)生相應(yīng)的變化。以下內(nèi)容對(duì)老化問題進(jìn)行了相應(yīng)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(chǎn)各個(gè)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(jìn)而影響到阻燃玻璃鋼的原有價(jià)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(xué)老化兩種。在實(shí)際的老化過程中，兩種類型老化多是交叉進(jìn)行，進(jìn)而使得老化問題富有了復(fù)雜性。所謂的物理老化則是指阻燃玻璃鋼因發(fā)生物理作用出現(xiàn)了相應(yīng)的變化。此類變化不會(huì)影響到合成樹脂分子結(jié)構(gòu)，換而言之，不會(huì)對(duì)玻璃鋼的燃燒性能產(chǎn)生任何影響。而化學(xué)老化則恰恰相反，會(huì)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(chǎn)生的老化現(xiàn)象會(huì)因玻璃鋼使用條件不同或者使用環(huán)境不同而出現(xiàn)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(gè)方面。

4.2.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)弱鍵

阻燃玻璃鋼的化學(xué)結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)型等均會(huì)影響到其自身的燃燒特性?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定或者耐老性較好的阻燃玻璃鋼，在單體過程中出現(xiàn)一些弱鍵時(shí)，外在因素就極易導(dǎo)致阻燃玻璃鋼發(fā)生老化，并影響到阻燃玻璃鋼的燃燒性能。

為了有效規(guī)避此類老化問題，生產(chǎn)商往往會(huì)運(yùn)用鹵系阻燃劑。盡管此類阻燃劑會(huì)給周圍環(huán)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(jù)著主導(dǎo)性地位。從作用機(jī)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(xiàn)燃燒現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中，添加鹵系阻燃劑的玻璃鋼，若長(zhǎng)期被放置到自然環(huán)境中，其化學(xué)結(jié)構(gòu)中的弱鍵極易被破壞，進(jìn)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(fā)展態(tài)勢(shì)來看，為了減少鹵系阻燃劑對(duì)環(huán)境造成的巨大負(fù)面影響，相關(guān)從業(yè)研究者加大了無路阻燃劑的研發(fā)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(zhǎng)來看，太陽光譜的波長(zhǎng)在150到3000ram，達(dá)到地球表面的波長(zhǎng)范圍則在295到3000mm。光波能量與光波的頻率、速度、波長(zhǎng)間具有著相應(yīng)的比例關(guān)系。換而言之，波長(zhǎng)與光量子的危害成反比，即波長(zhǎng)越短，光量子所蘊(yùn)含的能量越大，進(jìn)而使得合成樹脂發(fā)生光老化的概率越大。因此，太陽光就成為引發(fā)阻燃玻璃鋼老化的重要因素。紫外光的波長(zhǎng)在290到400mm范圍時(shí)，其自身所蘊(yùn)含的光能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于合成樹脂分子鏈上的各種化學(xué)鍵斷裂所需的能量。這也預(yù)示著合成樹脂是否會(huì)出現(xiàn)斷裂等問題，與其自身的吸收波長(zhǎng)能量或者聚合物鍵能有著直接的關(guān)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(huì)造成合成樹脂出現(xiàn)老化問題，甚至?xí)涌旌铣蓸渲匣Ｒ坏┖铣蓸渲霈F(xiàn)熱老化問題，將會(huì)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(xué)鍵發(fā)生斷裂后，其化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，并使得阻燃玻璃鋼的燃燒性能發(fā)生變化。此外，合成樹脂在熱老化作用下也會(huì)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(jìn)而發(fā)生老化問題。且在發(fā)生老化問題后，阻燃玻璃鋼的阻燃性能將會(huì)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(guī)避老化對(duì)阻燃玻璃鋼燃燒性能的影響，工作人員需要結(jié)合阻燃玻璃鋼的使用場(chǎng)地或者使用性質(zhì)等，來科學(xué)合理的限定阻燃玻璃鋼材質(zhì)與相關(guān)制品的使用壽命，亦或者運(yùn)用替代品，來全面提升玻璃鋼的阻燃效果。

5 結(jié)束語

以上內(nèi)容對(duì)玻璃鋼平板在生產(chǎn)過程中對(duì)阻燃劑的選取以及老化對(duì)玻璃鋼平板阻燃性能的影響因素進(jìn)行了相應(yīng)闡述。希望可以給相關(guān)工作者帶來借鑒與參考。

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