阻燃剂在建筑保温材料中的应用和发展

阻燃剂在建筑保温材料中的应用和发展

发表时间：2019-07-01T15:20:09.297Z 来源：《基层建设》2019年第10期作者：李刚

[导读] 摘要：目前的建筑大多都是高层建筑，容纳的人员是非常多的，较多的高层写字楼或是住宅小区的居民楼都是运用了外墙保温材料的，这样的施工方式可以改善建筑的性能，还是非常有利于建筑节能措施的。

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摘要：目前的建筑大多都是高层建筑，容纳的人员是非常多的，较多的高层写字楼或是住宅小区的居民楼都是运用了外墙保温材料的，这样的施工方式可以改善建筑的性能，还是非常有利于建筑节能措施的。不过我们要知道建筑采用的外墙保温材料大多数都是墙体外增加的有机保温层，这样的有机保温层的材料很多都是棉岩或是玻璃纤维等易燃性的物质。因此，保温材料的防火安全性很差，在人员密集的建筑中发生火灾，就会造成火势的难控制，造成人员和财产的损失。因此，外墙保温材料会使建筑物存在严重的安全隐患。基于此，本文对阻燃剂在建筑保温材料中的应用和发展进行分析。

关键词：阻燃剂；建筑保温材料；应用；发展

阻燃剂又称难燃剂，耐火剂或防火剂，是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；阻燃剂目前主要有有机和无机，卤素和非卤。有机是以溴系、磷氮系、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。主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使其点燃时间增长，难以点燃。

随着中国合成材料工业的发展和应用领域的不断拓展，阻燃剂在化学建材、电子电器、交通运输、航天航空、日用家具、室内装饰、衣食住行等各个领域中具有广阔的市场前景。

1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。

1.1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。

1.2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。

1.3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。

1.4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。

2阻燃剂在建筑保温材料中的应用

从化学成分上来看，阻燃剂可被分为有机阻燃剂和无机阻燃剂。前者包括溴系、磷系、卤-磷协同阻燃剂系列，但存在烟雾大、分解产物毒性大等问题。而后者具有低烟、低毒、无卤的优点，更加适应环境友好型发展的要求。据相关文献显示，在中国当前的建筑保温材料中，常见的往往是下面几种有机阻燃剂。

2.1溴系阻燃剂

溴系阻燃剂是我国建筑保温材料长期以来使用的阻燃剂，在有机阻燃剂中占30%，品种包括十溴二苯醚、四溴双酚A等。其中产量最大、应用最广的是十溴二苯醚，但是该产品含大量的游离溴，且铁杂质含量极高，不宜于长期储存。十溴二苯乙烷为十溴二苯醚的替代品，有着较高耐热性、耐光性及不易渗析性。长期以来，溴系阻燃剂在聚苯板、聚氨酯板阻燃中得到广泛应用，但现阶段开始逐渐淡出人们视野，因其被视为对人类健康与环境有害。所以，当前不断有符合环境友好要求的溴系阻燃剂改性品种被开发和应用，在多种领域做出较大贡献。如被广泛应用于PBT、PET、HIPS、尼龙66等工程塑料和热塑性塑料的溴化环氧树脂，但并未应用于建筑保温材料。

2.2卤-磷协同阻燃剂

该种阻燃剂分子中有多种原子，这些原子的结合能增大效能，且燃烧过程中烟雾因少量的溴含量而减少，还能对磷酸酯类阻燃剂存在的易挥发、易迁移、较差耐热性进行弥补。比如能广泛应用到硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃中的三磷酸酯。又如近年来最新研发的XPS专用高效阻燃剂颗粒，经六溴环十二烷改性，为含溴磷氮复合结构的阻燃剂，通过溴与多种阻燃元素的协同作用，极大提升阻燃效率，易于分散，能对塑料热加工进行改善，有着优异的产品热稳定性能和阻燃持久性。

2.3磷系列阻燃剂

磷系列阻燃剂在应用过程中具有毒性较低、烟雾较小的优点，所以在近年来的建筑保温材料中被应用。其中，磷系列所具有的阻燃剂材料主要有聚磷酸铵、磷酸酯、磷酸酯衍生物以及磷酸二氰胺等等。并且，在磷酸酯使用过程中大多以液体形式所存在，且在挥发性上较高，所以在应用程度上较低。而随着国内对聚氨酯泡沫材料的开发成功，使得其在阻燃剂的应用上更加深入。

3阻燃剂在建筑保温材料中的发展前景

现今国内常用的阻燃剂有以上笔者分析的种类，如有机阻燃剂中则在溴系列阻燃剂的应用上较为广泛，且在开发时间上相对较早，但