阻燃剂的研究及发展概况(通用版)

阻燃剂的研究及发展概况(通用版)Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management.( 安全管理 )单位：______________________姓名：______________________日期：______________________编号：AQ-SN-0822阻燃剂的研究及发展概况(通用版)1前言随着城市建筑的密集化、房屋建筑的高层化和建筑结构的轻型化，合成高分子材料广泛应用于各类领域，与人们的生活密切相关,直接影响着人们的工作生活。

但在可燃、易燃物中,容易引起火灾的材料大部分是有机高分子化合物，有极大的潜在火灾危险性。

由于高分子材料被引燃导致火灾发生的情况越来越频繁，对高分子材料的阻燃已经引起人们的高度重视。

如何提高合成材料的阻燃性能，减少可燃物的燃烧危险性及燃烧时释放出的有毒气体，减少人民的生命财产损失，已经成为研究人员研究的课题。

研究人员研究发现，通过添加阻燃剂或者通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，能有效提高材料的抗燃性，阻止材料被引燃及抑制火焰的传播。

在此基础上，世界各国研究人员对阻燃技术进行深入的探讨研究，并研制开发出了一系列阻燃性能良好的阻燃材料。

阻燃剂便是这其中一种，适用于合成材料的阻燃，有很好的阻燃效果。

现就阻燃剂发展概况进行分析讨论。

2阻燃剂的类型阻燃科学技术是为了适应社会安全生产和生活的需要，预防火灾发生，保护人民生命财产而发展起来的一门科学。

阻燃剂是阻燃技术在实际生活中的应用，它是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊的化工助剂，广泛应用于各类装修材料的阻燃加工中。

经过阻燃剂加工后的材料，在受到外界火源攻击时，能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播，从而达到阻燃的作用。

根据不同的划分标准可将阻燃剂分为以下几类：2.1按所含阻燃元素分按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷－卤系阻燃剂、磷－氮系阻燃剂等几类。

卤系阻燃剂在热解过程中，分解出捕获传递燃烧自由基的X?及HX，HX能稀释可燃物裂解时产生的可燃气体，隔断可燃气体与空气的接触。

磷系阻燃剂在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸，促使可燃物脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生。

磷酸酐在热解时还形成了类似玻璃状的熔融物覆盖在可燃物表面，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用。

在氮系阻燃剂中，氮的化合物和可燃物作用，促进交链成炭，降低可燃物的分解温度，产生的不燃气体，起到稀释可燃气体的作用。

磷－卤系阻燃剂、磷－氮系阻燃剂主要是通过磷－卤、磷－氮协同效应作用达到阻燃目的，具有磷－卤、磷－氮的双重效应，阻燃效果比较好。

2.2按组分的不同分按组分的不同可分无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种。

无机阻燃剂是目前使用最多的一类阻燃剂，它的主要组分是无机物，应用产品主要有氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸等。

有机阻燃剂的主要组分为有机物，主要的产品有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等。

还有一部分有机阻燃剂用于纺织织物的耐久性阻燃整理，如六溴水散体、十溴－三氧化二锑阻燃体系，具有较好的耐洗涤的阻燃性能。

有机、无机混合阻燃剂是无机盐类阻燃剂的改良产品，主要用非水溶性的有机磷酸酯的水乳液，部分代替无机盐类阻燃剂。

在三大类阻燃剂中，无机阻燃剂具有无毒、无害、无烟、无卤的优点，广泛应用于各类领域，需求总量占阻燃剂需求总量一半以上，需求增长率有增长趋势。

2.3按使用方法分按使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。

添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。

反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。

在阻燃剂类型中，添加型阻燃剂占主导地位，使用的范围比较广，约占阻燃剂的85％，反应型阻燃剂仅占15％。

3阻燃剂的阻燃机理阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。

多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。

3.1吸热作用任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。

在高温条件下，阻燃剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。

Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。

这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。

3.2覆盖作用在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。

如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。

碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。

3.3抑制链反应根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。

阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

如含卤阻燃剂，它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。

此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

3.4不燃气体窒息作用阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。

同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。

4阻燃剂的特点及性能比较4.1阻燃剂的性能特点目前常用的阻燃剂主要是有机卤系、有机磷系和无机系三大类。

有机卤系阻燃剂中，溴系阻燃剂使用范围较广，它主要的特点是阻燃效率高、用量少，对材料的性能影响小等，但在热裂及燃烧时生成大量的烟尘及腐蚀性气体。

有机磷系阻燃剂作为一种无卤的阻燃剂，有效地克服了含卤阻燃剂的缺点，具有阻燃、隔热、隔氧功能，且生烟量少，也不易形成有毒气体和腐蚀性气体等优点，适应时代对环保的要求。

无机阻燃剂的最大优点是低毒、低烟或抑烟、低腐蚀，且价格低廉，但由于所需添加量较大，限制了它们的应用。

阻燃技术是根据可燃性材料的燃烧特性，使其转化为难燃性材料，降低物质燃烧速度，阻止火灾扩大。

无论使用无机阻燃剂还是有机阻燃剂，虽然都提高了聚合物的阻燃性能，但阻燃剂本身也存在有一些缺点，在使用过大量的程中带来一些问题，主要表现在：1、放出有毒气体，产生烟雾；2、产生的腐蚀性物质；3、添加量大，影响机械性能；4、对环境有一定的污染。

因此，针对阻燃剂的不足之处，开发低毒、低烟雾、无害、高效的阻燃抑烟型阻燃剂成为阻燃剂发展的趋势。

4.2阻燃剂的性能比较表一列出了三种常用阻燃剂的性能特点，并对其性能进行比较。

表一直观地反映出几类阻燃剂主要的优点和缺点，也正是各自的优缺点决定了它的发展现状和发展前景。

表一几类常用阻燃剂的性能比较类型项目有机卤系有机磷系无机系代表产品溴系、氯系等磷酸酯、含卤磷酸酯等氢氧化铝、氧化锑、无机磷化物、硼酸锌等阻燃机理抑制链反应覆盖作用、抑制链反应吸热作用、覆盖作用、不燃气体的窒息作用毒性放出有毒、腐蚀性气体低毒、低腐蚀低毒、低腐蚀价格价格适中价格适中较低主要缺点燃烧烟雾大、放出有毒腐蚀性气体、燃烧多熔融挥发性大、抗水性差、阻燃性不足添加量较大，填充量高影响材料的物理机械性能5阻燃剂的发展现状5.1国外阻燃剂的发展现状近二十年来，世界上阻燃剂产量每年以10－15%的速度递增，阻燃剂的使用量和需求量也逐年增加。

目前全球阻燃剂总消费量已超过100万吨。

据分析预测，至2003年，全球阻燃剂用量将增加至140万吨左右。

美国、西欧和日本对阻燃剂的需求较大，是世界三大阻燃剂市场。

表二列出了1998年发达国家阻燃剂的使用量及各类常用阻燃剂在使用量中所占的比例,从表中的数据可直观地看出国外阻燃剂的现状及发展趋势。

在产品结构中，无机系阻燃剂占有一定的优势，约占使用总量的40-60％，应用比较广泛，而且这种趋势仍将维持下去，具有很好的发展前景。

表二1998年各国阻燃剂使用量及比例比例类型国家（使用量）溴系氯系磷系无机系美国（35万t）27％11％12％48％日本（18万t）43％3％7％46％欧洲（48万t）20％10％15％52％从阻燃剂的发展历史来看，无机系阻燃剂并不是一开始就具有这种优势，阻燃剂的发展也是经历一个不断进步、不断完善的过程。

20世纪60年代，国外最先开发的有机卤系阻燃剂以其阻燃效率高、用量少、对材料的性能影响小、价格适中等优点在阻燃剂领域内占有重要地位。

但自1986年起，研究人员发现有机卤系阻燃剂在热裂及燃烧时生成大量的烟尘及腐蚀性气体，对环境有一定污染。

在人们对环保越来越重视的今天，卤系阻燃剂的发展使用自然会受到限制。

在寻求环保、安全阻燃剂的形势下，磷系阻燃剂作为一种无卤系阻燃剂，有效地克服了卤系阻燃剂的缺点，引起了人们的普遍关注。

近几年来，随着阻燃剂无卤化的要求日益提高，人们也把目光投向了无机阻燃剂。

无机阻燃剂的最大优点是低毒、低烟或抑烟、低腐蚀，且价格低廉。

国外市场上陆续推出了一些新型的无机阻燃剂品种，特别是表面处理技术的不断发展，使无机阻燃剂得到更为广泛的应用。

目前国外对阻燃剂的研究进入比较完善的阶段，研究人员针对阻燃剂的缺点进行更深入的研究。

5.2国内阻燃剂的发展现状我国对阻燃剂的研究较晚，发展也比较慢，与国外发达国家还有一定的差距。

目前我国阻燃剂的总生产能力在10×104t以上，其中主要产品为氯化石蜡，生产能力超过市场需求。

而在国外产量较大的溴系阻燃剂在国内存在生产规模小、品种少、产品质量不稳定等缺点，难以与国外产品竞争，满足不了国内市场的需求。

我国生产的无机磷系阻燃剂主要是小分子磷酸酯和卤代磷酸酯，存在挥发性大、抗水性差、阻燃性不足的缺点，对耐热性高、阻燃性能优异的齐聚物品种生产较少；以低聚合度的聚磷酸铵、磷酸铵及红磷等为主无机磷类阻燃剂，它们与阻燃材料之间的相容性较差，易迁移、阻燃材料性能不佳。

采用稳定化处理的微胶囊化红磷产量小，在国内市场中占有率不高。

无机阻燃剂以其无毒无害且价格适中的优点，在阻燃剂领域里占据了越来越重要的地位。