廖立敏，李建鳳，黃 茜

(內江師范學院 化學化工學院，四川 內江 641100)

阻燃材料應用廣泛，尤其在高層建筑中阻燃材料對于防止或減輕火災而導致的損失起到舉足輕重的作用。阻燃材料的種類繁多，從大的方面可以分為有機阻燃材料、無機阻燃材料以及有機-無機復合阻燃材料，當前使用的阻燃材料大多是在高分子材料中添加阻燃劑之后能夠實現(xiàn)阻燃效果的材料。通常來說，有機阻燃材料阻燃效果好，添加劑比較少，但是有機阻燃材料在燃燒過程中會產生大量的有毒有害氣體，從而限制了其在某些方面的應用[1-2]。無機材料一般利用一些氫氧化物、氧化物或無機鹽等無機物制備，具有制備工藝簡單、原材料無毒、在高溫下無煙、不易揮發(fā)以及價格便宜等優(yōu)點，但是無機阻燃材料中存在大量的添加劑。氫氧化鋁、氫氧化鎂是常用的無機阻燃劑，可以當作助劑添加到工程塑料或者橡膠當中以達到較好的阻燃、防火的效果。

1 阻燃劑及應用

常用的阻燃劑有氫氧化鋁、氫氧化鎂等。高分子合成材料應用廣泛[3-7]，但由于其易燃在諸多方面的應用受到限制。在高分子材料制備過程中利用阻燃劑進行處理，從而使得高分子材料具有了阻燃性能，避免高分子材料在高溫下燃燒并阻止火勢的蔓延，使得高分子材料能夠應用于高層建筑、紡織、運輸、航天等領域。隨著現(xiàn)代科學技術不斷發(fā)展和日益進步，人們對生存安全高度重視，使得對阻燃材料的阻燃性、隔熱性、防火性、環(huán)保性等要求也越來越高。阻燃材料及阻燃劑的研究成為熱點，導致阻燃劑的品種越來越多，產量日益上升。據(jù)統(tǒng)計，目前全球范圍生產的阻燃劑，約有70%用于制作阻燃性材料，約20%用于制作阻燃性橡膠，約5%用于制作阻燃性紡織品，約3%用于制作阻燃性涂料，約2%用于制作阻燃性木材以及紙張。

2 阻燃材料研究概況

隨著人們安全意識的增強，阻燃材料在塑料、建筑等行業(yè)應用越來越廣泛。仍然以有機阻燃材料、無機阻燃材料為主，有機阻燃材料主要含鹵素添加劑，燃燒時產生有毒有害氣體，而無機材料不但阻燃效果良好，而且在高溫下產生可以阻止發(fā)煙。另外，無機阻燃材料具有制備原料易得、制備工藝簡單、無毒、無腐蝕性以及價格便宜等優(yōu)勢[8]。在美國、日本等發(fā)達國家，阻燃材料的應用有超過60%為無機阻燃材料，而有機阻燃材料的應用不足40%。

2.1 氫氧化鎂阻燃材料

氫氧化鎂熔點高、不易燃，是一種良好的無機阻燃劑，氫氧化鎂原料來源廣泛、制備過程簡單，在高溫下具有良好阻燃和抑煙效果。當發(fā)生火災時，絕大部分人并非高溫致死，而是因為煙氣導致無法正常呼吸而死。因此，阻燃材料的抑煙性能尤為重要。另外，氫氧化鎂和其他阻燃劑、各種材料具有良好相容性能，使得氫氧化鎂阻燃劑在塑膠、橡膠、建筑、運輸?shù)刃袠I(yè)應用十分廣泛。隨著人們安全意識的增強，氫氧化鎂未來市場潛力很大。

2.2 氫氧化鋁阻燃材料

氫氧化鋁是應用比較早的一種無機阻燃劑，氫氧化鋁具有本身不燃、價格低等優(yōu)勢，當前氫氧化鋁作為無機阻燃劑在各種建筑材料、彈性體、橡膠、涂料以及塑料制品當中占有主導地位。當在一些聚合物中加入氫氧化鋁時，該聚合物便具有了消煙、阻燃等功能。氫氧化鋁阻燃材料在高溫下燃燒時可以生成水蒸氣，可燃氣體與氧氣在水蒸氣的存在下減少了接觸機會，從而起到阻止火勢繼續(xù)蔓延的效果。通常阻燃材料中氫氧化鋁含量越高、阻燃效果越好，但是氫氧化鋁含量過高會影響產品本身的強度。此外，雖然氫氧化鋁吸熱量較大，但是分解溫度較低，只能適用在加工溫度較低的聚合物中，加工溫度過高氫氧化鋁可能會轉變成為氧化鋁。

2.3 鹵素阻燃材料

鹵素阻燃劑阻燃材料應用最為廣泛，年產量巨大。鹵素阻燃劑阻燃材料的阻燃機理是材料在高溫下或者燃燒過程中釋放出鹵化氫并且獲得自由基，從而阻止傳遞燃燒鏈，生成活性低的自由基而減緩燃燒。但是生成的鹵化氫有毒，在高層建筑起火時有毒氣體對人們就是死亡威脅，因而在高層建筑中應慎用。鹵素阻燃劑與高分子材料的相容性較好，因而主要應用于熱塑性材料、熱固性材料中，在汽車、包裝、紡織等行業(yè)中也得到廣泛的應用。目前鹵素阻燃材料應用十分廣泛，具有較好的市場前景。

2.3 紅磷阻燃材料

磷酸鹽、紅磷等屬于無機磷系阻燃劑的范疇，紅磷不但具有抑煙、高效的優(yōu)勢，而且具有無毒的特點，是較好的阻燃劑，因而應用比較廣泛。但是，紅磷阻燃材料在高溫或燃燒時容易被氧化，并且釋放有毒有害氣體。此外粉塵容易導致爆炸，在樹脂混煉以及模塑加工中存在一定的危險性，因此，紅磷阻燃材料的應用受到一定的限制。好在紅磷阻燃劑與金屬氫氧化物具有較好的相容性，因此在紅磷阻燃材料中加入適量的金屬氫氧化物使其性能得到改善，一定程度上解決了紅磷阻燃高分子材料的毒性問題[9]。

2.4 二氧化硅阻燃材料

有機阻燃材料通常具有燃燒時產生有毒、有害氣體的缺陷。硅灰SiO2含量86%(質量分數(shù))，密度1.62 g/cm，勃氏比表面積25 m/g。采用硅灰來制備新型無機阻燃材料，可有效解決有機阻燃材料存在的缺陷。為改善硅灰基阻燃材料的阻燃性能，文獻[6]作者擬采用聚丙烯酰胺對其改性，制備了一種有機-無機雜化新型硅灰基阻燃材料，阻燃性能良好。

3 阻燃材料發(fā)展趨勢

3.1 無鹵素、無磷阻燃材料

鹵素阻燃材料阻燃性能良好，是當今市場上阻燃材料的主打產品。但是，鹵素阻燃材料在高溫或燃燒時會產生鹵化氫等有毒、 有害、有腐蝕性的氣體，可以導致環(huán)境污染，火災現(xiàn)場的人們呼吸困難，導致電路短路以及金屬物件的腐蝕。紅磷阻燃劑阻燃效率高、用量少，在多個行業(yè)受到青睞。但是，紅磷阻燃劑穩(wěn)定性需要進一步研究和加強，另外紅磷容易產生爆炸以及容易著色，燃燒時也會產生大量的有毒有害氣體。據(jù)了解，英國、澳大利亞等國家明確規(guī)定塑料制品須進行燃燒毒性試驗，這就要求開發(fā)新的無鹵素、無磷阻燃材料[10]。

3.2 無有毒有害氣體及煙塵阻燃材料

在火災中，大多數(shù)人并非因為高溫而死亡，多數(shù)是由于可燃物在燃燒過程釋放出有毒、有害氣體，導致中毒或吸氧不足而死。因而，研發(fā)新型無毒、無害、燃燒過程不產生或較少產生有毒、有害氣體和煙塵、阻燃性能良好的阻燃材料是當前阻燃領域重點研究方向。目前主要通過添加過渡金屬氧化物、鎂-鋅復合物、金屬氫氧化物、氧化錫、二茂鐵、氧化銅等抑煙劑解決火災中煙塵過多的問題。新型抑煙劑，燃燒無有毒、有害氣體產生的阻燃劑是今后阻燃材料研發(fā)的趨勢。

4 結論

本文對阻燃材料研究及應用現(xiàn)狀與趨勢進行了分析與綜述，阻燃劑、阻燃材料種類繁多，目前主要應用的有氫氧化鎂阻燃材料、氫氧化鋁阻燃材料、鹵素阻燃材料、紅磷阻燃材料、二氧化硅阻燃材料等，各種阻燃材料各具有優(yōu)缺點。從各個國家及人們對阻燃材料的期待上看，新型廉價、燃燒過程無煙、無有毒有害氣體產生、阻燃性能良好的阻燃劑及阻燃材料是未來的發(fā)展趨勢，必將成為阻燃領域的研究重點。本文對于開發(fā)新型有機-無機雜化阻燃材料具有一定的參考價值。