高分子材料應用火災頻現，民眾安全問題急需解決

高分子材料因其性能優異、價格低廉而被廣泛地應用於各類建築、交通運輸、農業、電氣電子工業等領域，但是目前使用的絕大多數高聚物都是可燃的，其極限氧指數（LOI）低於20%，易發生火災，給環境、國民經濟、人身安全等造成巨大的損失。

在我國，從2001~2012年全國重大火災事故統計中，因高分子材料所引起的火災就有十幾場，例如：2000年，由於聚氨酯保溫材料的燃燒導致38人死亡，20人受傷。因此，如何提高高分子材料的阻燃性能，已經成為當前一個急需解決的問題......

一、阻燃高分子材料類型

阻燃高分子材料分為本質阻燃高分子材料與非本質阻燃高分子材料（阻燃劑），非本質阻燃高分子材料包括添加型阻燃高分子材料、反應型阻燃高分子材料。

二、本質阻燃高分子材料

本質阻燃高分子材料指那些由於具有特殊的化學結構而使自身具有阻燃性的高分子材料，它們不需要改性就具有耐高溫，抗氧化，不易燃等特點。

近年來，人們研製了一些新型的本質阻燃高分子材料，其中芳基乙炔聚合物在高溫下裂解形成的炭層可以在氧化環境下承受極高溫度（1500-2000℃），有希望作為燒蝕材料用於火箭導彈系統和宇宙飛船的重返大氣設備中。

但在現階段，此類化合物或者價格高昂，或者製造及加工工藝複雜，其應用相當有限，但它們代表了阻燃高分子材料的一個發展方向。

三、高分子材料阻燃劑的分類

阻燃劑是一種用於改善可燃易燃材料燃燒性能的特殊的化工助劑，廣泛應用於各類裝修材料的阻燃加工中。經過阻燃劑加工後的材料，在受到外界火源攻擊時，能夠有效地阻止、延緩或終止火焰的傳播，從而達到阻燃的作用。根據《中國阻燃劑行業產銷需求與投資預測分析報告前瞻》分析，不同的劃分標準可將助燃劑分為以下4類。

鹵系阻燃劑

磷系阻燃劑

氮系阻燃劑

磷-鹵系阻燃劑

按組分的不同分

按組分的不同可分無機鹽類阻燃劑、有機阻燃劑和有機、無機混合阻燃劑三種。

無機鹽類阻燃劑

目前使用最多的一類阻燃劑，它的主要組分是無機物，應用產品主要有氫氧化鋁、氫氧化鎂、磷酸一銨、磷酸二胺、氯化銨、硼酸等。

有機阻燃劑

主要組分有機物，主要的產品有鹵系、磷酸酯、鹵代磷酸酯等。還有一部分有機阻燃劑用於紡織織物的耐久性阻燃整理，如六溴水散體、十溴一三氧化二銻阻燃體系，具有較好的耐洗滌的阻燃性能。

有機、無機混合阻燃劑

有機、無機混合阻燃劑是無機鹽類阻燃劑的改良產品，主要用非水溶性的有機磷酸酯的水乳液，部分代替無機鹽類阻燃劑。

在三大類阻燃劑中，無機阻燃劑具有無毒、無害、無煙、無鹵的優點，廣泛應用於各類領域，需求總量占阻燃劑需求總量一半以上，需求增長率有增長趨勢。

按使用方法的不同分

按使用方法的不同分可把阻燃劑分為添加型和反應型

添加型阻燃劑主要是通過在可燃物中添加阻燃劑發揮阻燃的作用。

反應性阻燃劑則是通過化學反應在高分子材料中引入助燃基因，從而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的傳播的目的。

在阻燃劑類型中，添加型助燃劑佔主導地位，使用的範圍比較廣，約佔阻燃劑的85%，反應型阻燃劑僅佔15%。

四、阻燃劑的專利分析

五、高分子材料阻燃劑技術的進展

微膠囊技術

微膠囊化一般是指將物質包裏於數微米至數百微米的微小容器中,從而起到保護和控制釋放等作用。目前,將無機或有機的阻燃劑進行微膠囊化的研究正處於阻燃劑新技術的熱點, 並已從研製階段進入實用階段。

囊材主要有兩類：

天然高分子材料(動物膠、各種蛋白質、渡粉、纖維素等)

人工合成的高分子 (如聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚酸胺、聚醋、環氧樹脂等)

囊材不與包裏的阻燃劑發生化學反應,當製品一旦遇火受高熱時,囊壁立即熔融破裂,從而釋放出阻燃劑。

阻燃劑微膠囊的大小、囊壁的厚度、強度以及阻燃劑的釋放度等物理性質均會影響阻燃劑的阻燃效果。微膠囊化在改善阻燃劑的形態、效能以及減少環境污染等方面都有所作用。

納米技術

1965年，BlumStin研究聚甲基丙烯酸甲脂/納米粘土複合材料時第一次發現其熱性能明顯提高。1976年，日本專利中第一次報道納米複合材料具有潛在的阻燃性能。單直到今年來外國多名學者開展對納米複合材料熱穩定性的研究以後，起其助燃性能的研究也才真正開始。研究發現，當尼龍/層狀硅酸納米複合材料中的層狀硅酸鹽（粘土）含量僅為5%一下時就具有良好的熱穩定性，其HRR（熱釋放速率）峰比不用時降低了50%以上，並且不損害材料的其他熱性能，可用於阻燃技術。納米技術在阻燃中的應用主要是納米粒子填充技術。

接枝和交聯改性技術

接枝和交聯是使高分子材料功能化的一種有效方法，今年來這一技術也已用於使高分子材料阻燃化。接枝包括化學接枝和光敏接枝等，通過接枝共聚以提高聚合物的熱穩定性及阻燃性多系凝聚相阻燃模式，即藉助於成炭來實現的。因為接枝單體能在聚合物的表面形成粘附的絕緣層，特別是無機絕緣層，對改善聚合物的阻燃性尤為有效。而使高分子材料本身交聯，或者高分子材料的熱裂解產物在凝聚相中交聯，也可減少可燃產物的生成量而改善材料的阻燃性，多以輻射交聯為主。

膨脹技術

在眾多的阻燃體系中，最近發展的膨脹阻燃體系由於在燃燒過程中發煙量少，無滴落和無毒氣等優點而引起人們的注意。膨脹助燃體系一般需要三種成分：炭化劑、炭化促成擠、發泡劑。

膨脹型阻燃劑是最早用於塗料業，配製用於船舶、建築裝飾材料、電纜外皮等的耐火圖層。近年來，國外已有一些比較成熟的膨脹阻燃體系用於塑料、橡膠等材料及製品。

六、高分子材料阻燃的應用

阻燃性雕花門模具

隨著人民生活水平的體改，居室環境在不斷地改善，室內外裝飾也在發生著質的變化，阻燃性雕花門就是新型室內裝飾製品中的一隻奇葩。

阻燃性纖維面料

目前，以對織物進行後整理而獲得具有阻燃性持久及賦予高性能、多功能等特點的阻燃紡織品及其加工工藝是阻燃纖維發揮的方向和趨勢。單目前我國生產和使用最多的是阻燃整理織物，包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性洗滌阻燃織物，阻燃纖維織物的生產和使用量很少，年產量只有100噸左右。隨著人民生活與環境條件的不斷改善，人們對阻燃紡織品性能要求越來越高，應投入力量和資金加大阻燃纖維的開發。

阻燃性工程塑料

隨著高分子合成以及加工技術的不新進步,工程塑料已經滲透到人們生產生活的各個領域。在多種應用場合,塑料的阻燃性對材料的應用來說是一個重要的性能指標,而一些塑料添加劑,如含鹵阻燃劑由於有可能對環境和人類健康具有潛在的危害,因此為解決這一矛後, 一些工程塑料的用戶放棄了應用這些塑料添加劑，轉而選用那些本身就異有阻燃性能的工程塑料。

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特約作者：材智匯NewM

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