关于高分子材料阻燃技术的探析

薛杨(湖北工程学院，湖北 孝感 432000)

关于高分子材料阻燃技术的探析

薛杨(湖北工程学院，湖北 孝感 432000)

高分子材料具有很强的易燃可燃性，阻燃技术始终是高分子材料应用过程听关键环节。当前阻燃技术主要是通过阻燃剂与阻燃技术相结合实现的。纳米技术、微胶囊技术、化学反应技术以及膨胀技术是主要的阻燃技术。

高分子材料；阻燃技术；阻燃剂；聚合物

高分子材料是由高分子化合物使用合理的助剂后形成的新材料，从分类上说，主要包括橡胶、纤维、涂料、塑料以及胶黏剂五种。高分子材料中包含的碳氢结构，易燃性可燃性较强，使高分子材料也具有易燃性，并且在燃烧时会产生大量热量，火焰也会很快传播，且不易熄灭。在燃烧过程中还可能释放浓烟或者大量有毒气体，威胁性较大。因此，高分子材料阻燃技术的研究始终是其重要方向。高分子材料在空气中经过受热后，会出现分解，在分解物中包含有一些挥发性较高的可燃物，这些可燃物浓度经过积累后，就会使整个物质温度符合燃烧条件，从而发生燃烧现象。具体过程为：受热软件化-大分子链断裂与解聚-再受热分解出现汽、液、固体以及颗粒-分解出的可燃性气体和空气中氧气混合后出现反应进一步释放光与热-释放的热量推高材料温度与氧气持续接触就会持续燃烧。

1 高分子材料阻燃原理

高分子材料的阻燃主要是采取措施减缓或阻止其中会引起燃烧的一些要素来完成。主要采取两种方式，一种是添加阻燃剂，一种是通过阻燃技术。当前阻燃技术的发展趋势是将两者相结合，通过改变阻燃剂形态、包裹方式等技术使阻燃技术不断向高效率、低污染方向发展。

2 高分子材料阻燃技术

2.1 纳米技术

纳米复合技术主要是通过在高分子材料中添加纳米尺度结构，对于高分子材料内部结构能起到较好的破坏作用，并起到一些阻燃作用。当前主要使用的纳米阻燃技术是由纳米阻燃添加剂，这种添加剂是添加了层状硅酸监、石墨、层状双羟基氢氧化物以及碳纳米管等材料的纳米复合材料，这种材料中只需要添加少量的层状硅酸盐等材料就能够保持高热稳定性，安全性能以及阻燃效果都很高。将纳米技术和无卤材料相结合后制成的阻燃剂，相较于无卤阻燃剂，能够有效降低聚合物阻燃剂的使用量，效果更好。随着纳米技术和材料技术的新发展，当前，将纳米技术与PS以及OMMT（有机蒙脱土）材料进行有机结合后，能够提高PS（聚苯乙烯）阻燃效果。将PS和OMMT比例在2%，就能够使这种纳米复合材料保持极高的热稳定性，质量损失10%时温度可以降低7.8℃，质量损失50%时温度可以降低5.2℃，在500%的热分解残炭率状况下，热释放速度在峰值上能够降低21%，再加入OMMT后，还能够持续减少热释放速率。因此，将PS、OMMT材料按照一定的比例与纳米技术相结合制成纳米复合阻燃剂时，能够极大降低放热速率，热反馈作用也得到降低，从而使火焰扩散受到阻碍，火灾概率也大幅降低。PS/OMMT复合材料在熔体的黏度止升后，能够进一步减缓可燃物扩散速度，使可燃物与燃烧区域之间的燃料供给路线被切断，进一步提高阻燃性能。CNT（碳纳米管）复合材料也是一种阻燃效果极强的技术，加入0.5%的材料就能够使放热速率峰值降低60%，放热速率呈极为缓慢的曲线状态，燃烧时间提高到290s，从而大幅减缓燃烧速度。纳米阻燃技术当前广泛应用于汽车制造业等行业。

2.2 微胶囊技术

阻燃剂微胶囊化是当前使用的主要阻燃剂技术之一。在以微米计量的微小容器中，把无机阻燃剂或者有机阻燃剂包裹到进去，实现阻燃剂微胶囊化。在容器材料的选择上，一种是蛋白质、纤维素以及动物胶等天然高分子材料，一种是聚苯乙烯、聚酯以及聚乙乙烯等人工高分子材料。这种胶囊材料不会和阻燃剂产生化学反应，在物品出现高热反应时，囊壁就会因溶融出现破裂，阻燃剂被释放。这种技术的重要环节在于对各种影响阻燃效果因素的控制，如微胶囊大小、囊壁厚度以及强度和阻燃剂释放的速度等。微胶囊技术在阻燃剂形态和效能的改善以及环境保护等方面能够产生更好的效果。

2.3 化学反应技术

化学反应阻燃技术主要是通过共聚、交联与接枝等技术实现的。这种技术通过相应的化学反应就能够在高分子材料的分子主链或侧链中引入阻燃元素或基体，用阻燃性能高分子材料替代易燃可燃性质的高分子材料。辐射交联作为当前使用较多的一种技术，就是通过射线对高分子材料进行辐射，材料内部分子链就会出现交汇现象，进而减少了燃烧熔融滴落问题，高分子材料能够提高成炭概率，从而达到阻燃效果。普通聚苯乙烯经过交联后，就能够大幅降低燃烧速度，并且不会再有熔融滴落问题，表面会结成浓度很高的炭层，将内部塑料包裹。这种技术不需要引发剂或者催化剂，常温下就能够出现化学反应，不会引起污染问题。聚合物通过交联，不仅在结构和性能上出现了改变，应用范围也不断拓宽，进而推动了新阻燃技术的出现。

2.4 膨胀技术

膨胀技术是由化学反应技术发展而来。这种技术是通过炭化剂、发泡剂以及炭化促进剂等成分使聚合物在受热过程中，在表面产生一层炭层进而隔绝高热、氧气和浓烟，防止熔融滴落问题出现。这种阻燃技术正不断向少烟和低毒方向发展，不断应用于涂料业、船舶工业、装饰材料以及电缆外片等各种领域，成为一种应用广泛的耐火涂层。

3 结语

当前高分子材料阻燃技术不断发展，将阻燃剂结合后，又形成了各种新的阻燃技术。在实际应用中，可以结合材料的阻燃性、加工性能、力学性能和外观等因素，在充分考虑到环保因素的基础上，制备更科学、高效的阻燃材料。

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