高分子材料阻燃技术的应用分析

　　【摘 要】原有阻燃技术在处理工艺方面存有一定的缺陷，出现排烟量大、滴落面积大、毒害气体，严重威胁着人们的身体健康。而现有技术通过高分子加聚反应产生的化合物，不但能够降低反应温度，而且还不会产生有害产物。为了降低物质易燃特性，笔者针对高分子材料阻燃技术进行了分析。其中包括：无机阻燃剂、卤系阻燃剂以及磷系阻燃剂，这几种阻燃剂不但能够隔断物质与空气的接触面积，而且还能降低物质燃烧时的温度，以此达到较为理想的阻燃效果。 　　【关键词】高分子材料 阻燃技术 无机阻燃剂 卤系阻燃剂 　　1 高分子材料的阻燃机理 　　高分子材料的阻燃机理是破坏原有高分子成分，形成新的保护膜或隔离层，达到抑制分子燃烧的效果。一般阻燃性质从两个原理中进行分析，分别为隔氧及温度，隔氧采用凝聚相阻燃机理，高分子阻燃材料在燃烧过程中，形成阻燃细微分子，中断该链式反应。链式反应中断后，分子热分解的温度较高，所以燃烧后期会形成水蒸气，阻燃材料高分子中含有大量的氢氧元素，与空气接触后，便会形成水雾覆盖在材料表层。其次便是能隔断与空气的接触，形成的水雾除了降低表层温度外，还能堵塞阻燃材料的气孔，形成密闭环境，隔断与空气的接触。凝聚相在作用机理中有4种阻燃模式，阻燃材料在燃烧过程中，会产生惰性气体，延缓阻燃材料的燃烧；燃烧期间会产生多碳气孔，使其阻燃材料难以燃烧；反应过程中会吸收大量的热量，降低反应温度；其次无机比热容较大的分子，在燃烧过程中，通过分子之间的氧化还原反应，使分子发生质变，促使反应中断停止。该两种反应在作用机理中大致相同，但在反应中作用的机理很多，所以在划分高分子阻燃体系结构上仍十分复杂。 　　2 高分子材料阻燃剂的类别 　　2.1 无机阻燃剂 　　无机阻燃剂作用机理便是通过无机化合物的热分解，产生保护膜或水蒸气，隔断与空气接触及降低燃烧温度。无机阻燃剂在燃烧过程中会产生结晶水，温度升高后，吸收周围热量，降低其燃烧温度，阻断其物质的燃烧；另一种便是通过阻燃剂燃烧形成保护膜，例如：Al（OH）3燃烧过程中，产生致密的氧化层薄膜，隔断物质与空气的接触面积。无机阻燃剂化学性质稳定，不会产生较为污染有害气体，一般常用作防火无机阻燃剂。 　　2.2 卤系阻燃剂 　　在元素周期表中，卤系元素包括：氟、氯、溴、碘，该元素形成的化合物具有高效的阻燃效果。化合物中含有氟利昂，该化合物易散发，破坏臭氧层。在该物质中分别添加氯元素及氟元素，然后对标准沸点进行比对。其中添加氯元素标准沸点升高，化合物中含有3个氯分子时，标准沸点为61.2℃；其中添加氟元素标准沸点降低，化合物中含有3个氟分子时，标准沸点为-128℃，具体数据量如表1所示。含氯化合物阻燃剂具有良好的阻燃性，化学性质稳定，能与多种高分子化合物相融，不影响化学反应。溴元素阻燃化合物包括：十溴联苯醚、四溴苯酚、六溴环十二烷等，化学稳定性位于氯和碘元素之间，具有良好的阻燃性。卤系元素虽然具有良好的阻燃性，一般阻燃剂内都添加少量的卤系元素，保证达到阻燃效果。 　　表1 氟、氯化合物标准沸点比对表 　　2.3 磷系阻燃剂 　　磷系阻燃剂包括：红磷、白磷、磷酸氢二铵以及亚磷酸酯等化合物，磷系化合物在燃烧过程中会形成性碳膜，该膜除了降低外围温度外，还能起到隔断空气的作用，达到理想的阻燃效果。其次红磷与白磷的混合，也能起到良好的阻燃性。红磷在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰，并产生大量白烟；白磷燃烧性质与红磷相似，最终产物都是五氧化二磷，两种磷在制备次磷酸阻燃剂中，能够提升与液体水的混合比例。次磷酸（H3PO2），分子量60，与强氧化剂反应时，产生磷酸氢及氢气等，不会产生助燃气体成分。针对磷系阻燃剂的配比关系，其中次磷酸中磷含量占有比例在35%，亚磷酸中磷含量占有比例在27%，保证磷系元素达到理想的阻燃效果。 　　3 高分子材料阻燃技术的发展 　　3.1 纳米技术 　　随着科学技术的不断发展，纳米技术也逐步应用于高分子材料阻燃技术中，日本曾研发出纳米硅酸盐黏土纳米材料，这种材料具有优异的阻燃特性。纳米材料在燃烧过程中，产生抑制剂，改变燃烧物质的内部结构，使其发生质变。研制出的纳米硅酸盐黏土分子直径在0.4-0.5nm，产生的凝聚产物能够封闭其气孔，隔断与空气的接触面积。其次在热释放速率上也具有延缓效应，保证有效时间内散发的热值最小。 　　3.2 接枝和交联改性技术 　　接枝和交联改性技术利用的是光敏技术与化学接枝，将多种无机化合物交织在一起，使其形成共聚化合物。共聚化合物在燃烧过程中会产生无机绝缘层，吸收易燃物质内的高分子，减少助燃物质内的有效成分。其次该技术也可用于减少燃烧物质后的产物，提高其阻燃性，最终达到理想状态。 　　3.3 膨胀技术 　　膨胀技术般采用发泡剂作为阻燃物质，发泡剂具有三个优点，包括：无排烟量、无毒气、无滴落。原有技术在做阻燃处理工艺中，产生大量的有毒气体，例如四溴苯酚在阻燃处理工艺中，产生大量的有毒气体，不但会污染环境，而且还对人体健康造成伤害。无滴落主要体现在该阻燃剂不会产生腐蚀性液体，导致局部腐蚀。 　　4结语 　　通过对高分子材料阻燃技术的应用分析，使得笔者对此该技术有了更为深刻的认知。这种技术不但能够对物质燃烧起到阻燃特性，而且也不会污染环境。 　　参考文献： 　　[1]王建祺.无卤阻燃聚合物基础与应用[M].北京：科学出版社，2005，34（17）：33-34. 　　[2]张军.聚合物燃烧与阻燃技术[M].北京：化工工业出版社，2008，38（24）：58-59. 　　[3]欧育湘.阻燃高分子材料[M].北京：国防工业出版社，2010，48（37）：22-23. 　　作者简介：陈鹏（1987―），男，汉族，江苏南京人，初级工程师，现供职于：南京威格德塑料科技有限公司研究方向：高分子材料，塑料方面。