李備戰(zhàn)(連云港海水化工有限公司 江蘇 222046)

一、前言

高分子材料在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛的運(yùn)用，同時(shí)，人們?nèi)粘Ｉ钪校芏嘧枞疾牧弦矊儆诟叻肿硬牧系姆懂?，近年來，我?guó)消防監(jiān)管愈加嚴(yán)格，對(duì)火災(zāi)預(yù)防也更加重視，因此，分析高分子材料的阻燃技術(shù)也顯得格外的重要。

二、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(duì)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(huì)發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，在燃燒的過程中，會(huì)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(huì)發(fā)生進(jìn)一步的分解反應(yīng)，又會(huì)形成新的有機(jī)物，在這種循環(huán)反應(yīng)中，燃燒會(huì)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。

三、高分子材料的阻燃技術(shù)

1.PS/OMMT納米復(fù)合阻燃技術(shù)

隨著納米技術(shù)的不斷推廣，高分子材料的阻燃技術(shù)有了新的發(fā)展。目前，已經(jīng)有技術(shù)研究表明，如果在高分子材料基體中加入納米尺度結(jié)構(gòu)，就能夠有效的破壞高分子材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而起到一定的阻燃效果。

目前，已經(jīng)開始被使用于有機(jī)高分子/無機(jī)化合物納米復(fù)合阻燃材料中納米添加劑包括了層狀硅酸鹽、層狀雙羥基氫氧化物、石墨、碳納米管（CNT）等等等。通過深入的研究發(fā)現(xiàn)，如果能夠合理的添加PS以及有機(jī)蒙脫土（OMMT），并融合制備的PS/OMMT復(fù)合材料屬于一種插層型納米復(fù)合材料。這種復(fù)合材料和單純的PS進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，如果能夠適當(dāng)?shù)奶砑佑袡C(jī)黏土，那么，PS的阻燃效果會(huì)顯著提升。此外，在配制方面，如果PS和OMMT的比例達(dá)到了100/2，那么這該P(yáng)S/OMMT復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性會(huì)有一個(gè)質(zhì)的提升。研究發(fā)現(xiàn)，該比例下的復(fù)合材料在燃燒的情況下，質(zhì)量損失10%和50%的溫度幾乎可以減少7.8℃和5.2℃，如果熱分解殘?zhí)柯蔬_(dá)到了500%，那么其可以提升2.6%，極限氧指數(shù)提升了約為1.4%，熱釋放速率峰值（RPHRR）能夠減少21%。如果加入2、6、15份OMMT，PS/OMMT復(fù)合材料的RPHRR幾乎能夠分別提升到855、619.4、356.3KW/m2，和單純的PS相比較后發(fā)現(xiàn)，它分別減少了21%、44.7%和68.2%。從試驗(yàn)的分析可以得出結(jié)論，即合理的加入了OMMT之后，PS燃燒過程中的放熱速率急劇下降，這就有效的避免了一部分的熱反饋?zhàn)饔?，在很大程度上阻礙了火焰的擴(kuò)散，降低了發(fā)生火災(zāi)的概率。PS/OMMT復(fù)合材料熔體黏度提升之后，進(jìn)一步的降低了可燃小分子化合物向燃燒區(qū)域擴(kuò)散的速度，有效切斷了一部分的燃料供給。以上兩種因素的作用下，復(fù)合材料的阻燃性能顯著提升。

2.CNT材料阻燃技術(shù)

近年來，有研究顯示，單壁碳納米管（SWCNT）存在于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）結(jié)構(gòu)里的結(jié)構(gòu)形態(tài)可以對(duì)PMMA/SWCMT納米復(fù)合材料的阻燃效果有不同程度的影響。由下圖的1（a）可以看出，SWCNT的分散情況可以對(duì)復(fù)合材料的阻燃效果產(chǎn)生非常巨大的影響。SWCNT在PMMA結(jié)構(gòu)內(nèi)分散比較勻稱的會(huì)后，引入0.5%的SWCMT就能夠令復(fù)合材料的RPHRR減少60%之多，熱釋放速率曲線開始變得的柔緩，燃燒時(shí)間能夠提升至290s，燃燒的速度非常的緩慢。此外，SWCNT也可以對(duì)PMMA/SWCMT納米復(fù)合材料的阻燃效果也會(huì)有很巨大的影響。

3.化學(xué)反應(yīng)阻燃

采用共聚、交聯(lián)、接枝等形式的化學(xué)反應(yīng)也可以有效的將阻燃元素以及基團(tuán)引進(jìn)高分子材料分子主鏈，或者側(cè)鏈中，進(jìn)而把易燃、可燃高分子材料進(jìn)一步的變換成能夠有阻燃效果的高分子材料。輻射交聯(lián)技術(shù)的使用也能夠生產(chǎn)出一種本質(zhì)阻燃高分子材料。其原理是，利用γ射線來輻射高分子材料，進(jìn)而促使高分子材料的分子鏈產(chǎn)生交匯，出現(xiàn)交匯之后，高分子材料燃燒時(shí)的熔融滴落的情況就會(huì)大大降低，使得高分子材料逐步成炭，進(jìn)而有效提升了高分子材料的阻燃效果。

例如，一般的線形聚苯乙烯（PS）的極限氧指數(shù)大約只能夠達(dá)到17.5%，如果暴露在空氣中進(jìn)行點(diǎn)燃，很容易就大面積的燃燒，熔融滴落的情況非常的嚴(yán)重，基本沒有任何的成碳情況出現(xiàn)，而且出現(xiàn)了很多的濃黑煙。但是，如果將苯乙烯（ST）單體和交聯(lián)劑二乙烯基苯（DVB）根據(jù)比例ST：DVB＝100:3（質(zhì)量比）混合之后進(jìn)行共聚，進(jìn)而能夠出現(xiàn)交聯(lián)的PS的極限氧指數(shù)是18%，PS的水平燃燒速率從36mm/min降低到了23mm/min，減少了36.1%，錐形量熱儀實(shí)驗(yàn)中熱釋放速率峰值（PHRR）減少了13.1%，質(zhì)量損失速率峰值（PMLR）減少了9.4%，生煙速率峰值（PSRR）減少了22%，交聯(lián)之后，PS燃燒很慢，而且，沒有出現(xiàn)熔融滴落的情況，而且，表面有很濃的炭層，將碳層撥開后，可以看到內(nèi)部的芯部是一種無色透明塑料。綜上研究，化學(xué)交聯(lián)是能夠進(jìn)一步的引導(dǎo)線形高分子材料在遇熱的時(shí)候成炭，進(jìn)而依靠碳層來有效的提升高分子材料的阻燃效果。

結(jié)束語

總之，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)高分子材料的研究的不斷深入，很多新型的高分子材料涌現(xiàn)出來，而阻燃技術(shù)也在工業(yè)的發(fā)展中取得了很大的進(jìn)展。隨著我國(guó)對(duì)消防工作的完善，阻燃產(chǎn)品的利用率也會(huì)大大提升，但是，目前的生產(chǎn)工藝還不能滿足市場(chǎng)的需求。

[1]張躍飛.無鹵阻燃劑的開發(fā)與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].塑料，2008，37（4）：62～65.

[2]李少康.無機(jī)鎂鋁阻燃劑及其應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)淺析[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2003，35（3）：11～12.