高分子材料的阻燃技术探讨

喻言佳 徐思学 袁翔

摘要：高分子材料是我们在生产生活中使用频率较高的一种材料。特别是近年来，随着我国对防火安全问题的重视，高分子材料的阻燃问题甚嚣尘上。探究高分子材料的阻燃技术能对于拓宽高分子材料的使用领域，保障高分子材料安全具有重要的推动作用。下面笔者就从以下两个层面来对高分子材料的阻燃技术进行探析，以供参阅。

关键词：高分子；材料；阻燃技术

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高分子材料阻燃机理

目前，高分子材料在阻燃行业运用的过程中，主要采用添加型方法，很少采用反应型方法，因此添加剂在阻燃材料中的使用更加广泛，甚至决定了阻燃材料性能的好坏，到目前为止，阻燃材料研究的重点依然是对添加剂的研究问题，好的添加剂犹如化学反应的酶，能够加快化学反应速率。由于高分子材料遇到明火点燃之后，会发生剧烈的氧化反应，在燃烧的过程中，会释放很多的羟基，由于羟基非常活泼，且和其他的物质很容易结合，结合之后出现的产物是水和其他的有机物。而其他的有机物和氧气进一步的结合会发生进一步的分解反应，又会形成新的有机物，在这种循环反应中，燃烧会一直持续，以上这就是高分子阻燃剂阻燃过程中的机理。

2高分子材料的阻燃技术

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。

2.1CNT材料阻燃技术

PS/OMMT纳米复合阻燃技术是以纳米技术为依托而研发出来的，纳米技术的诞生改变了很多行业的发展态势，纳米技术的引入同样为高分子材料阻燃技术研究带来了新的突破。经过确切的探索和研究，研究人员发现在高分子材料中加入纳米结构，就会导致高分子材料的内部结构发生相应变化，进一步实现阻燃的目的。目前被用来作为纳米添加剂的材料有很多，其中层状硅酸盐、石墨、碳纳米管等物质是使用最为普遍、性能被普遍认可的纳米添加剂材料。基于笔者和其他专家学者大量的实践与研究表明，在高分子材料中如果能够适量添加PS和有机蒙脱土（简称OMMT）元素，并将两种元素物质制备成PS/OMMT复合材料，那么就能够极大地提升其阻燃效果。同时，在制备的探究过程中进过反复的添加比例尝试，将PS和OMMT两种材质进行合理配比之后，PS在燃烧时所产生的放热速率就会快速下降，进而避免部分热反馈现象的产生，进而有效地限制了火焰的扩散，最大限度地降低了火灾蔓延可能性。目前，CNT材料阻燃技术在很多领域的应用越来越广泛，其中汽车制造业是CNT材料阻燃技术运用最为普遍的行业。

2.2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。

2.3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，把無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。

2.4纳米阻燃技术

在易燃高分子材料基体中融入纳米尺度的结构使高分子材料阻燃方法的研究格局和方向发生改变。高分子易燃材料由于纳米尺度的结构介入内部产生微观变化，形成无机化合物纳米复合阻燃材料和有机高分子纳米复合阻燃材料。这种新形成的微观结构通过把碳纳米管、二氧化硅、多面体低聚倍半硅氧烷、石墨等纳米添加剂融入易燃高分子材料。使高分子材料的燃烧性能降低、热分解能力提高，增强普通高分子材料的阻燃性能，纳米技术在高分子材料的阻燃方法中的应用是我国科技领域一项领先创新科技成果。

2.5接枝和交联改性技术

接枝和交联是使高分子材料功能化的一种有效方法，近年来这一技术也已用于使高分子材料阻燃化。接枝包括化学接枝和光敏接枝等，通过接枝共聚以提高聚合物的热稳定性及阻燃性多系凝聚相阻燃模式，即借助于成炭来实现的。因为接枝单体能在聚合物的表面形成粘附的绝缘层，特别是无机绝缘层，对改善聚合物的阻燃性尤为有效。而使高分子材料本身交联，或者高分子材料的热裂解产物在凝聚相中交联，也可减少可燃产物的生成量而改善材料的阻燃性，多以辐射交联为主。

3结束语

总体来说，伴随我国面向高分子材料领域的深入挖掘，多类新兴的高分子物质出现于人们的视野中，同时阻断技术持续得到优化完善，已经形成了一定技术基础。近些年我国消防工作的全面落实，以及对应要求的不断提升，使得阻燃产品大量涌现，同时具备一定良好的效果。但是，现下各类生产工艺依然存在各自的缺陷或者实践不足的状况，应当得到进一步开发以及探索。本文以此为基本背景，面向高分子材料阻燃的原理、目前产生的多类技术还有不同技术所具备的优势以及不足进行了细致的解读。并且针对相应的技术，给出了对于未来这一领域的发展状况的大致估测。

参考文献：

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[3]金中仕.试论高分子材料的阻燃技术[J].化工管理.2017（01）.

（作者单位：武汉市汉阳市政建设集团有限公司）