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阻燃高分子材料

文章作者:金志成 人气:发表时间:2024-04-19 10:20:09

高分子材料是与陶瓷材料、金属材料并重的三大材料之一,其使用范围几乎涵盖人们工作生活的方方面面,从日常用品到电缆业、汽车工业、建筑业等,都可以看到高分子材料的影子。然而,绝大多数高分子材料都是以碳为骨架结构聚合而成的,在使用过程中如遇明火很容易燃烧,对人类的生命、财产安全造成严重威胁。因此,关于高分子阻燃性能的研究是非常必要的。

一、阻燃原理:从本质上来说,阻燃作用是通过阻止或者减缓一个或众多要素来达到成效的。它一般需要提升高分子材料的热稳定性,进而捕捉一定的游离基,在形成非可燃保护膜的基础上,吸收一定的热量,随后形成气体的隔离层,最终稀释氧气与其他可燃性气体,一般情况下,阻燃机理可以分为凝聚相阻燃机理、气相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。凝聚相阻燃机理指的是阻燃材料为了阻止或延缓可燃性气体的产生与自由基的热分解,需要在固相表面生成数道碳层,这些碳层需要具备隔热、难燃、隔氧等性能,以阻止可燃气体进入燃烧的气相中,最终促成燃烧过程的中断。气相阻燃机理指的是,阻燃材料在气相中延缓链式燃烧的反应,或者直接中断链式燃烧的反应过程。中断热交换阻燃机理指的是,阻燃材料通过带走一部分的热量,降低热分解现场的实际温度,进而阻止可燃性气体的持续性产生,最终走向熄灭的结局。

二、提高阻燃性能的方法:通过在高分子材料中添加阻燃剂及其他改性助剂,使其在阻燃性能及机械加工性能和力学性能上有较大提升高分子阻燃材料根据阻燃剂的成分分为两大类: 有卤阻燃剂和无卤阻燃剂。虽然有卤系阻燃剂的阻燃性能能够满足生 产及生活的阻燃要求,但燃烧过程中产生卤化氢气体以及其他具有腐蚀性或者有毒有害气体,对环境不友好。此外,添加氧化锑的卤系阻燃剂现因环保不达标已经限制使用。因此,研究清洁、对环境友好、高效、与材料兼容性好的无卤阻燃材料逐渐 成为阻燃剂的研究重点和热点方向。无卤阻燃材料的阻燃性能与其加入量关系密切,阻燃材料加入量增加,则聚合物阻燃效果亦会迅速增加。但是,过高的加入量必将对基材的加工成型性和机械性能产生恶化的影响, 同时还会降低材料和其它材料的的兼容性。因此,为了提高无卤阻燃剂的阻燃性能,同时减少阻燃剂对材料本体性能的影响是其应用的主要要求,目前常用的方式有粒径超细化、协同复配处理和表面处理。