高分子材料中阻燃技术应用分析

吴毅炳

摘 要：防火安全问题一直是我国社会各行各业发展以及人们日常生活中需要重点关注的问题。伴随人们防火意识的不断提升，高分子材料的阻燃问题也逐渐被相关行业广泛重视。探究高分子材料的阻燃技术的应用对于保障高分子材料安全具有重要的推动作用。鉴于此，文章对高分子材料中阻燃技术的应用进行了研究，以供参考。

关键词：高分子材料;阻燃技术;应用研究

1 高分子材料中阻燃技术应用的必要性分析

人们生活中常用的高分子材料主要有橡胶制品、纤维制品、塑料制品、涂料制品、胶水制品等，其最显著的特征是化学分子式主要由碳氢结构构成，在应用过程中具有较强的易燃性和可燃性。如果高分子材料在应用过程中发生燃烧现象，燃烧的过程中会释放大量的热量，高分子材料中的火焰在燃烧过程时也不容易熄灭，部分高分子材料在燃烧过程中还可能释放出大量的有毒气体，从而严重威胁人们的生命安全。在相关实验中发现，高分子材料在空气中遇到140℃以上的温度便发生分解现象，分解后所产生的分解物中包含了大量的可挥发性可燃物。如果空气中的可燃物积累到一定浓度后，便可能导致高分子材料发生燃烧。在实验中科研人员还发现未应用阻燃技术的高分子材料在空气中的氧指数范围达到24-30范围内便会发生燃烧现象，应用了阻燃技术的高分子材料在空气中氧指数范围达到32以上才会发生燃烧现象，部分通过应用化学阻燃技术的高分子材料还会在燃烧过程中对着火点实现“自我扑灭”。

2 高分子材料的阻燃机理

高分子材料的阻燃机理是通过阻止材料燃烧过程中的一个或几个要素实现的。想要提升材料阻燃性能可以从以下方面进行：提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。阻燃剂是行业汇总较为常用的阻燃方法，其是通过冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。在材料的阻燃机理中，其可以分为气相阻燃、凝聚阻燃和中断热交换三种机理。具体来看，气相阻燃是气相中使燃烧中断或延缓链式燃烧反应的阻燃作用;凝聚相阻燃是阻燃材料在固相中对可燃气体进行阻隔，在其表面生成难燃、隔热、隔氧的多孔碳层，阻止可燃气进入燃烧气相，致使燃烧中断;中断热交换阻燃指带走材料燃烧中产生的部分热量，导致材料热分解温度不足，使其实现自熄效果。

3 高分子材料中阻燃技术的具體应用

3.1 纳米技术

高分子材料应用纳米复合技术的主要方法是在原有高分子材料的内部结构中添加相应的纳米尺度结构，这样就可以在一定程度上对高分子材料的内部结构进行破坏，让高分子材料在应用过程中具备一定的阻燃能力。应用纳米阻燃技术是指在高分子材料中添加纳米阻燃添加剂纳米阻燃添加剂主要是由层状硅酸盐、石墨烯、层状氢氧化物等材料组合而成，在这种复合材料中添加适当的层状硅酸盐可以让高分子材料具有良好的高热稳定性，还可以进一步提高高分子材料应用过程中的阻燃性能。研究人员通过将纳米技术与无卤材料进行有效结合后，还可以形成一种新型的纳米阻燃剂，这种阻燃剂相当于无卤阻燃剂，通过这种阻燃剂可以有效地降低聚合物阻燃剂的使用量，大幅度提升高分子材料的阻燃性能。在研究中，研究人员通过将纳米技术与高分子材料技术融合，能够把纳米技术和有机蒙脱土、聚苯乙烯材料进行有机结合，提高聚苯乙烯的阻燃效果。将聚苯乙烯和有机蒙脱土在高分子材料中的比例应控制在2%，可以让高分子材料具有极高的热稳定性。调查中发现，聚苯乙烯和有机蒙脱土的质量每损失10%就可以降低高分子材料5.2℃的温度，当有机蒙脱土和聚苯乙烯的总体质量损失达50%时，就可以降低高分子材料7.8℃的温度。将有机蒙脱土和聚苯乙烯按照一定比例与纳米技术结合而成的阻燃剂可以降低高分子材料在应用过程中的放热速率，进一步减少高分子材料的热反馈作用。即使高分子材料受到了燃烧的威胁，阻燃剂还可以对火焰的扩散起到阻燃作用，降低高分子材料的燃烧可能性。通过聚苯乙烯和有机蒙脱土的结合还可以进一步提高高分子材料的表面物质黏度，减缓高分子材料在燃烧过程中的速率。在高分子材料中应用纳米碳管等复合材料可以将可燃物与燃烧区域之间的燃料供给路线切断。目前，纳米阻燃技术已经广泛地应用于航空航天等高科技领域。

3.2 微胶囊技术

微胶囊技术是当前高分子阻燃研究领域的应用之一。应用微胶囊技术进行阻燃过程中，将无机阻燃剂或有机阻燃剂用微米剂量的微小容器进行包裹，实现阻燃剂在应用过程中的微胶囊化。微胶囊技术中所选择的容器材料主要通过植物蛋白质、植物纤维素、动物胶原蛋白等天然的高分子材料进行组合，通过这种材料所组成的溶剂材料便不会与阻燃剂发生相应的化学反应。欧美国家研究人员还研究出通过聚苯乙烯、聚酯乙烯、聚乙乙烯等人工材料组合成的高分子天然容器，由于这种容器材料需要通过特制的生产设备进行生产，因此生产成本较高，并未在微胶囊技术中得到普及应用。在后续的研究中，实验人员在将包裹阻燃剂的微胶囊进行高热反应过程中，发现胶囊外壁会由于温度上升出现溶解破裂现象，胶囊内部的阻燃剂会被释放，通过阻燃剂的释放便可以对燃烧的物质进行阻燃。微胶囊技术的阻燃效果与微胶囊的直径大小、微胶囊囊壁的厚度、微胶囊内部阻燃剂的释放速度有着直接关系。还需要对微胶囊阻燃技术在应用过程中的阻燃剂形态和性能进行改善，这样可以提高高分子材料的阻燃性能。

3.3 化学反应技术

在高分子阻燃材料中应用化学反应技术主要通过对高分子材料中的物质进行共聚、交联、接枝等相应技术来实现。通过化学反应技术可以让高分子在遇到燃烧的情况下，通过内部物质发生相应化学反应在高分子材料的分子主链上释放出阻燃元素或阻燃机体，通过阻燃性较高的分子材料可以将传统易燃烧的高分子材料进行替换。目前所应用的化学反应技术大多数都是辐射交联技术，通过这种技术的应用可以使高分子材料内部的分子链发生交汇现象，这样就可以阻止高分子材料在燃烧过程中发生的火焰扩散问题，还可以确保高分子材料在燃烧过程中燃烧部分会在短时间内成炭，在一定程度上帮助高分子材料进行阻燃。通过将高分子材料内部的聚苯乙烯进行交联，还可以进一步降低高分子材料在燃烧过程中的速度，也不会出现溶液滴落问题。这种技术在应用过程中并不需要相应的催化剂和引发剂，只需要高分子材料在应用过程中遇到外界环境过热便可以直接在高分子材料内部出现化学反应，化学反应在发生过程中也不会造成环境污染问题。通过化学反应技术在高分子材料中的应用，可以将高分子材料的应用范围不断拓宽，进而推动高分子材料在各个行业中的普及。

3.4 共聚、交联与接枝技术

共聚、交联与接枝技术的本质是通过化学反应实现阻燃。高分子材料是一个复杂的系统，其是通过一系列原子由不同化学键链接构成的。交联阻燃技术是通过放射线的应用对材料进行辐射，使其内部结构发生变化，从而降低材料的易燃易爆性质。但是由于放射线具有一定的危险性且对其控制难度较大，所以在对该技术进行应用前应做好相关试验，并在确保安全稳定的前提下进行应用。

4 结语

通过对全文的总结可以得知，高分子材料阻燃技术对于各行各业的防火安全问题发挥着十分重要的作用。文章通过介绍了高分子材料的阻燃技术原理以及技术要点，希望可以为阻燃技术在高分子材料领域的应用提供一定理论指导，进而有效提升高分子材料的阻燃性能，使其具有更加广阔的应用空间。

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