试论高分子材料的阻燃技术

金中仕（池州学院，安徽 池州 247000）

试论高分子材料的阻燃技术

金中仕（池州学院，安徽 池州 247000）

现如今，高分子材料的研发已经进入到新的阶段，其阻燃性能和抗破坏的能力也逐步增强。但是在实际应用过程中，由于高分子材料在诸多火灾事故中热量释放的时间较长，同时还产生了一些有毒物质，会造成事故中的损失更为严重。因此，本文从高分子材料的阻燃机理出发，分析了各类阻燃技术，以期为日后高分子材料阻燃技术的提升提供更多参考建议。

高分子材料；阻燃技术；消防

高分子材料价格较低且性能优异，在我们日常生活中被广泛应用。但是高分子材料也有着明显的弊端，由于大部分的高分子材料燃点较低，在起火时还不容易熄灭的特点，也给环境和人们的生命财产安全造成了一定的威胁，这也在一定程度上限制了高分子材料的应用范围。因此，对高分子材料的阻燃机理进行研究，并对相关的高分子材料阻燃技术进行分析是极其必要的，这有助于日后更好的运用高分子材料的性能，从而为社会经济发展而服务。

1 高分子材料的燃烧及阻燃机理

高分子材料的燃烧有两个过程，首先是热氧降解过程，是在高分子材料受热过程中生成可燃物，其次便是燃烧过程，在温度达到一定程度时，可燃物的体系和浓度都会发生质的变化。在此过程中，涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。高分子材料的燃烧是有条件的，首先必须满足外界温度达到体系点燃温度的要求，其次必须是浓度必须满足可燃物分解后产生的浓度，最后是点燃的持续过程取决于上述两个条件是否持续满足，也就是是否保证了持续的热量供给，如果热量降低则燃烧会被中断。因此，要想实现高分子材料的阻燃技术，就必须将上述条件的其中之一给隔断。通过技术研究，相关资料已经证明可以从氧气稀释、隔离重质空气、热量的吸收、形成非可燃性保护膜、游离基的捕捉、提高材料的热稳定性能六个方面来实现。根据目前的技术而言，利用阻燃剂是最为普遍的方法，主要是形成隔离膜、稀释或是冷却的方法来造成热源分离。由于燃烧和阻燃的过程都不简单，其影响因素也非常之多，因此在研究阻燃技术时必须同时考虑到更多的阻燃机理，而不是通过某一项阻燃技术来单纯的实施阻燃，否则会达不到想要的效果。

2 高分子材料阻燃技术

现如今，高分子材料的阻燃技术已经有了相当多的进展，不断有了新的阻燃技术来满足阻燃需要。笔者通过研究后分析了几种较为常用且效果较好的高分子材料阻燃技术，如微胶囊技术、纳米技术、膨胀技术、PS/OMMT纳米复合阻燃技术、化学反应阻燃技术。

2.1 微胶囊技术

微胶囊技术包括两个大类，一是人工合成高分子材料，二是天然高分子材料。人工合成高分子材料主要有环氧树脂、聚酯、聚苯乙烯、聚酰胺等，天然高分子材料包括纤维素、淀粉、蛋白质等。微胶囊技术的工作原理是，在微小容器中将气体、液体、固体包裹在高分子材料中，从而控制释放起到相应的保护作用。一旦遇到热源，微胶囊材料变会将其中的阻燃剂溶解并释放出来，从而成功的达到阻燃效果。

2.2 纳米技术

纳米技术现如今已经发展的越来越快，不断有新的纳米阻燃体系出现，也为高分子材料阻燃技术带来了更多福音。纳米技术也称之为纳米阻燃高分子复合材料，它要实现阻燃效果只需要添加不到5%的阻燃剂，便能非常好的实现阻燃效果，达到材料运用的最佳性能。

2.3 膨胀技术

高分子材料阻燃技术中的膨胀阻燃材料由氮和磷两种物质组成，需要由发泡剂、炭化催促剂、炭化剂三者结合才能实现。它的工作机理为，为了有效的阻挡烟和氧气，在高分子材料表面形成泡沫层来防止热源融化材料。这种技术一般用于电缆外层、装饰材料外层的耐火图层，且毒性低、烟雾少，是日后高分子材料阻燃技术的一大发展方向。

2.4 PS/OMMT纳米复合阻燃技术

目前，已经开始被使用于有机高分子/无机化合物纳米复合阻燃材料中纳米添加剂包括了层状硅酸盐、层状双羟基氢氧化物、石墨、碳纳米管（CNT）等等等。深入研究发现，如果能够合理的添加PS以及有机蒙脱土（OMMT），并融合制备的PS/OMMT复合材料属于一种插层型纳米复合材料。将这种复合材料和单纯的PS进行比较后发现，如果能够适当的添加有机黏土，那么，PS的阻燃效果会显著提升。此外，在配制方面，如果PS和OMMT的比例达到了100/2，那么该PS/OMMT复合材料的热稳定性会有一个质的提升。

2.5 化学反应阻燃技术

采用共聚、交联、接枝等形式的化学反应也可以有效的将阻燃元素以及基团引进高分子材料分子主链，或者侧链中，进而把易燃、可燃高分子材料进一步的变换成能够有阻燃效果的高分子材料。辐射交联技术的使用也能够生产出一种本质阻燃高分子材料。其原理是，利用γ射线来辐射高分子材料，进而促使高分子材料的分子链产生交汇，交汇之后高分子材料燃烧时的熔融滴落的情况就会大大降低，使得高分子材料逐步成炭，进而有效提升了高分子材料的阻燃效果。

3 结语

由于高分子材料在更多的领域开始应用开来，特别是在建筑行业有了突破性的进展，国内外的学者和技术人员也对高分子材料阻燃技术进行了深入的研究，让高分子材料有了更多的发展利用空间。由于新型的高分子材料阻燃技术开始不断涌现，阻燃技术也在不断提升，对国内外消防工作的改善有着莫大的益处。因此，为了加强高分子材料的利用，各类阻燃产品层出不穷的出现，也得到不断的利用。本文介绍了微胶囊技术、纳米技术、膨胀技术、PS/OMMT纳米复合阻燃技术、化学反应阻燃技术几种常用的新型高分子材料阻燃技术，以促进高分子材料阻燃技术更好的向前发展。

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金中仕（1994-），男，池州学院，本科。