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高分子阻燃材料反应机理是怎么样的
发布者:道尔  浏览次数:160

      随着人们生活质量的提高,大量品种繁多、设计新颖的新型建筑材料和装饰装修材料被广泛应用,给人们的生活带来了美的享受和更多的便利。但这些材料大多是由可燃或易燃的高分子材料组成,如遇明火很容易燃烧形成火灾,对人类的生命、财产安全造成严重威胁,因此,对于高分子材料阻燃性能的研究是非常必要的。


      阻燃材料指能够抑制或者延滞燃烧、而自己并不容易燃烧的材料,自问世以来便得到广泛的关注,人们十分希望此类材料将降低火灾发生率、保护安全等方面的重要作用充分地发挥出来,目前多应用于塑料、薄膜、纺织物、涂料、橡胶、电工电子产品等


 阻燃=不燃? 


      阻燃是采取将热量传递过程延缓,对热量的释放进行抑制,或者将易燃气体同燃烧物之间的接触隔绝等方式达到阻碍燃烧行为发生或继续目的的一种技术。简单来说,阻燃是没有燃烧能力或不易燃烧,不可燃则是物质本身不能燃烧。


      所有的阻燃材料不都是可燃易燃材料的。阻燃剂主要有有机和无机,卤素和非卤。有机是以溴系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂,无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝,硅系等阻燃体系。


高分子材料阻燃反应机理


      就高分子材料而言,其燃烧过程十分复杂,一般受到高温的影响,高分子材料表层的分子热运动会加剧,若温度达到某一临界值,分子链会断裂并降解为小分子,此时会有可燃性气体持续产生,加剧燃烧行为的延续。


      高分子材料的阻燃反应机理分为气相阻燃和凝聚相阻燃。

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      气相阻燃原理即在高分子材料燃烧反应进行过程中,利用阻燃剂发生的热分解化学反应,借助该反应生成的惰性气体使周围环境中的氧气含量和燃烧所产生的可燃性气体含量大幅度降低。同时利用阻燃剂受热后化学分解吸热的基本原理,降低化学反应温度,以达到高分子材料阻燃的目的。


      凝聚相阻燃则是利用高分子材料化学燃烧时,在高分子材料凝聚相阻燃剂与空气接触的表层,化学反应后生成膨胀碳层,以膨胀碳层积聚后疏松多孔的物理性质达到隔热、防火和阻燃的目的。

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阻燃高分子材料的应用


01

建筑材料领域中的应用


      随着我国建筑行业市场规模的不断扩大和人类生活物质水平的不断提升,建筑材料的阻燃性是否优良逐步成为居民判断工程结构是否能保障生命安全的重要内容,也成为居民购买房屋建筑的重要考量因素。目前常用的建筑材料大多为聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂等,它们的分子链中通常含有碳、氢等易燃元素,阻燃防火性能较差,难以满足实际应用要求,故需改进性能,进行有优异综合性能的阻燃高分子材料的制备,希望其能够以对原有功能的保持为前提具备良好的阻燃性能,有效降低火灾发生率,保证使用安全。


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02

工程材料领域中的应用


      阻燃高分子材料除了在建筑工程领域的应用,还可进一步应用于电气工程、汽车工程领域,不仅在一定程度上实现了高分子材料的成本优化与控制,而且为电气工程和汽车工程的质量提升与安全性保障奠定了重要基础,更极大限度促进了高分子材料的使用安全。


      将三氧化二锑无机阻燃剂添加到聚氯乙烯物质中,改良升级得到阻燃性能更加优良、用量更小而效果更佳的聚氯乙烯高分子复合材料,并将其用作电缆材料,有效增强了电缆材料的阻燃性能;将阻燃性能优异的次磷酸盐和对苯二甲酸乙二胺的复合搭配后放置于丙烯晴或聚乙烯的三元共聚物中,可以得到性能优秀的难燃高分子结构,该结构能够应用于汽车工程的方向盘、后视镜等的加工制备,为汽车应用安全做出了一定的贡献。


03

电工电子领域中的应用


      手机、电脑、服务器等基础电子设备往往选用高分子树脂作为电子覆铜板制备原材料,但实际使用时,对该类高分子树脂抗剥强度、玻璃化转变温度甚至阻燃性能等的要求往往较高,使用阻燃耐火性能更好的高分子树脂作为有机基体制备覆铜板,将其应用于电子通信设备领域,为电子设备的安全使用保驾护航。


总结:

      阻燃高分子材料自问世已经得到了很大发展,并且随着人们环保意识的增强,一些新兴技术也被不断地应用于研究、探索、优化、改良高分子材料的阻燃性能,并尽可能减少高分子材料燃烧后所释放的有毒物质气体含量,或避免该类有毒气体、可燃气体与周围环境的接触,而达到化学阻燃和物理阻燃的结合。


      理想的阻燃高分子材料应该具有高阻燃效率、长效性、耐高温、难迁移、与聚合物的相容性好、不影响材料的其他性能、环境友好、不释放有毒有害物质且价格低廉等特性,但这实际上几乎是不可能的,所以选择实用的阻燃剂时,大多是在满足基本要求的前提下,在其他要求间折衷和求得最佳的综合平衡,这也将是未来阻燃高分子材料研究人员所面临的重要课题。


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注:文本素材来源于网络


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