高层建筑用高分子材料的环保阻燃研究

胡红丹

（江苏安全技术职业学院）

1 引言

高分子材料自被人们发现以来，其在燃烧过程中释放的大量烟气和毒气，对人们生活和社会环境产生一定影响。但是由于高分子材料的优越性能，在相关领域中具有不可替代性，人们不得不在使用高分子材料时，采取相关措施降低其易燃性，例如，在高分子材料中添加一定含量的阻燃剂，用以改变该材料的内部成分，进而提高其阻燃性能。随着科学的进步，在高分子材料中添加阻燃剂这一方法，逐渐被广泛使用。但由于添加的阻燃剂本身具有一定的缺点，且适用范围也有一定的限制性，进一步阻碍了人们对高分子材料阻燃性能的研究进展。因此，在高层建筑物中，研究高分子材料的环保阻燃性具有重要意义。

2 高层建筑用高分子材料的环保阻燃机理研究

当前，在高层建筑物中，高分子材料在环保阻燃方面，主要利用材料的隔离作用、消除自由基作用、冷却作用和稀释作用。就隔离作用方面而言，在建筑物中，随着温度的升高，高分子材料阻燃剂会在表面形成了一个隔离膜，组织热源进入物质里面，进而干扰物质继续燃烧。而高分子材料形成隔离膜主要有两种方式，一种是在高温条件下，将高分子阻燃剂分解成为不易挥发的玻璃状物质，包裹于物质表面，且包裹密度较高。在这种密度较高的保护层作用下，热源很难进入物质内部，进而起到阻燃作用。另一种是利用高分子材料中的热降解产物，高温条件下在物质表面进行了脱水炭化作用，进而形成了炭化层，起到保护与阻燃相关物质的作用。

就消除自由基作用方面而言，高层建筑用高分子材料在高温作用下，会产生一些自由基，促进气相燃烧反应进一步发生，高分子材料阻燃剂在此时会迅速捕捉到自由基，进而切断自由基进一步的连锁反应，控制燃烧过程的进行。冷却作用方面而言，高层建筑用高分子材料在高温作用下，发生相变、脱水和分解等作用，致使物质表面上的温度下降低于着火点，进而起到阻燃效果。就稀释作用方面而言，高层建筑用高分子材料利用稀释作用阻燃时主要有两种方式，其一是在高温作用下，随着高分子阻燃剂浓度的升高，当质量分数高于50%以上，稀释了一些可燃性物质的浓度，进而阻止燃烧过程的进行，达到阻燃效果。

3 高层建筑用高分子材料在环保阻燃方面的应用现状研究

近年来，诸多学者针对高分子材料的阻燃性进行了深入的研究，大多用于高层建筑物中电器外壳、电线电缆、节能保温聚氨酯等方面的阻燃。

（1）电器外壳的阻燃作用。在建筑材料内部，家用电器对人们的生活发挥着重要的作用，给人们生活带来了极大的便利性。但一般家用电器外壳的易燃性，也在人们生活和财产带来了较多的安全隐患。根据可靠数据统计，每年因家用电器起火引发的火灾，为人们带来的损失高于亿记。国外某些国家早在十几年前就公布了家用电器外壳阻燃的相关标准要求，用以防止家用电器起火。相关学者也就此，对一些高分子阻燃材料展开了研究。一般应用于家用电器外壳阻燃的材料主要有多聚磷酸铵、磷酸三苯酯与磷酸二苯酯等。其中，多聚磷酸铵主要需要配合一定比例的增溶剂及助剂，制成性能较好的无卤环保阻燃合金，该合金尤其针对电脑显示器外壳阻燃具有重要的作用；磷酸三苯酯的阻燃效果较好，一般使用量在12～18%之间，但其熔点较低，在高温下容易挥发损失；磷酸二苯酯也是被广泛使用的阻燃材料，因其具有水解性、阻燃性与热稳定性，阻燃效果极好，在高层建筑物中被广泛采用。

（2）电线电缆的阻燃作用。电线电缆是建筑物中家庭的主要配件，被称为建筑行业中的“血管和神经”。在高层建筑物中，随着家用电器使用频率的增多，电线电缆分布也越来越多，对其阻燃特性进行研究显得极为重要。当前，对于电线电缆的阻燃材料主要有聚丙烯、聚乙烯等材料，因为其具有无毒无害、质量轻、绝缘性好、加工简单与耐化学腐蚀性好等特点，所以在高层建筑物中，被广泛沿用。但是在实际使用时，聚丙烯与聚乙烯的阻燃作用相对较差，需要对其阻燃改性，添加卤化合物和卤锑阻燃剂，这些阻燃剂添加于聚丙烯与聚乙烯中，能明显提高该材料的阻燃性能，但因其在燃烧时具有腐蚀性气体和很多有毒气体，会对人们的生命造成威胁。因此，研究环保、高效且无毒的电线电缆阻燃剂，是未来高分子材料阻燃性能研究的主要趋势。

（3）节能保温聚氨酯的阻燃作用。在高层建筑物中，硬质的聚氨酯泡沫塑料具有电学、化学腐蚀、声学已经物理学性能，与多种材料结合具有很强的粘接力，是高层建筑物中广泛采用的保温隔热材料。但是，在实际使用时，未进行阻燃处理的聚氨酯的极限氧指数只能维持在17d内，具有一定的易燃特性，且在燃烧过程中会释放多种有害物质，同样会为人们的健康产生不利影响。因此，在实际使用时，需要在节能保温聚氨酯中加入阻燃剂，用以提高节能保温聚氨酯的阻燃性能。

[1]王 刚.阻燃性有机硅高分子材料的研究进展[J].山东工业技术，2014（13）：12.

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[3]刘宗义.火灾中高层建筑有害气体与环境污染[J].环境研究与监测，1992（1）：44～45.