阻燃材料的应用与发展
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阻燃高分子材料的应用与发展
阻燃高分子材料的类型 高分子材料阻燃剂的分类 高分子材料阻燃技术的进展 生产生活中的应用
高分子材料因其性能优异、 高分子材料因其性能优异、价格低廉而 被广泛地应用于国民经济和人民生活的各个 领域，但是大多数高分子材料属于易燃、 领域，但是大多数高分子材料属于易燃、可 燃材料，在燃烧时热释放速率大，热值高， 燃材料，在燃烧时热释放速率大，热值高， 火焰传播速度快，不易熄灭， 火焰传播速度快，不易熄灭，有时还产生浓 烟和有毒气体， 烟和有毒气体，对人们生命安全和环境造成 巨大的危害。因此， 巨大的危害。因此，如何提高高分子材料的 阻燃性， 阻燃性，已经成为当前消防工作一个急需解 决的问题。 决的问题。
2.3.3 含硅阻燃剂
有机硅阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂， 也是一种成炭抑烟剂，包括硅烷共聚物和硅 树脂。研究发现在高分子材料中加入有机硅 阻燃剂，能促进炭层的形成，降低聚合物的 燃烧性。
有机硅阻燃添加剂
一、描述 DC-8008 是高效的有机硅阻燃添加剂。该产品为无色透 明液体。主要应用于热塑性塑料阻燃而特制。该产品主要应 用于PC、PC/ABS、PPO、LCP、PS、PA6等无卤阻燃改 性。阻燃效果好，树脂燃烧表面炭化程度低；加有DC-8008 fluid，燃烧后，表面光滑。 二、优点 1、提高塑料的阻燃性 2、降低有害气体CO；减少烟雾及烟雾释放 3、改善表面性能，提高耐磨性 4、提高抗冲击强度
2.3 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。
2.3.1 卤系阻燃剂
卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂 之一，添加量少、阻燃效果显著。 含氯的阻燃剂主要有氯化石蜡、氯化聚乙烯等; 含溴阻燃剂因阻燃效果较好，应用极为广泛，逐渐 取代氯系阻燃剂。但其阻燃的同时，也带来了一些 严重的问题，放出大量的有毒气体(如HCl,HBr等)， 卤化氢气体易吸收空气中的水分形成氢卤酸，具有 很强的腐蚀作用，并产生大量的烟雾，这些烟雾、 有毒气体和腐蚀性气体给灭火、逃离和恢复工作带 来很大的困难。
1. 阻燃高分子材料的类型
本质阻燃高 分子材料
阻燃高分子材料
添加型阻燃 高分子材料 非本质阻燃高分 子材料（阻燃剂） 反应型阻燃 高分子材料
本质阻燃高分子材料
本质阻燃高分子材料指那些由于具有特殊 的化学结构而使自身具有阻燃性的高分子材 料，它们不需要改性就具有耐高温，抗氧化， 不易燃等特点。
近年来，人们研制了一些新型的本质阻燃 高分子材料，其中芳基乙炔聚合物在高温下 裂解形成的炭层可在氧化环境下承受极高温 度(1500-2000℃)，有希望作为烧蚀材料用于 火箭导弹系统和宇宙飞船的重返大气设备中; 但在现阶段，此类化合物或者价格高昂， 或者制造及加工工艺复杂，其应用相当有限， 但它们代表了阻燃高分子材料的一个发展方 向。
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
有机
有机、无机混合
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。
有机硅阻燃添加剂
3. 高分子材料阻燃技术的进展
3.1 微胶囊技术 3.2 纳米技术 3.3 接枝和交联改性技术 3.4 膨胀技术
3.1微胶囊技术
微胶囊化一般是指将物质包裹于数微米至 数百微米的微小容器中，从而起到保护和控 制释放等作用。目前，将无机或有机的阻燃 剂进行微胶囊化的研究正处于阻燃剂新技术 的热点，并已从研制阶段进入实用阶段。
2.3.2 磷系阻燃剂
有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、有机 盐类、氧化膦、含磷多元醇及磷氮化合物等，但应 用最广的是含卤磷酸酯。有机磷系阻燃剂主要在火 灾初期的高分子材料分解阶段起作用。 它能促进高分子材料脱水炭化，从而使高分子Hale Waihona Puke Baidu材料不能产生可燃性气体，并且由于不挥发性磷化 合物起凝结剂的作用，使炭化物形成保护性炭膜， 以隔绝外界的空气和热。
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 。
2.2 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 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%。
天然高分子材料（动物 胶、各种蛋白质、淀粉、 纤维素等。 ） 囊材主要有两类 人工合成的高分子（如 聚乙烯醇、聚苯乙烯、 聚酰胺、聚酯、环氧树 脂等。 ） 囊材不与包裹的阻燃剂发生化学反应，当制品一旦遇 火受高热时，囊壁立即熔融破裂，从而释放出阻燃剂。 阻燃剂微胶囊的大小、囊壁的厚度、强度以及阻燃剂 的释放度等物理性质均会影响阻燃剂的阻燃效果。微胶囊 化在改善阻燃剂的形态、效能以及减少环境污染等方面都 有所作用。
2. 高分子材料阻燃剂的分类
阻燃剂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 按组分的不同分
3.2 纳米技术
1965年，BlumStin研究聚甲基丙烯酸甲脂/纳米 粘土复合材料时第一次发现其热性能明显提高。 1976年，日本专利中第一次报道纳米复合材料具有 潜在的阻燃性能。但直到近年来国外多名学者开展 对纳米复合材料热稳定性的研究以后，其阻燃性能 的研究也才真正开始。研究发现，当尼龙/层状硅酸 纳米复合材料中的层状硅酸盐(粘土)含量仅为5%以 下时就具有良好的热稳定性，其HRR(热释放速率) 峰比不用时降低了50%以上，并且不损害材料的其 它性能。这说明聚合物纳米复合材料具有良好的热 性能，可用于阻燃技术。纳米技术在阻燃中的应用 主要是纳米粒子填充技术
阻燃高分子材料的类型 高分子材料阻燃剂的分类 高分子材料阻燃技术的进展 生产生活中的应用
高分子材料因其性能优异、 高分子材料因其性能优异、价格低廉而 被广泛地应用于国民经济和人民生活的各个 领域，但是大多数高分子材料属于易燃、 领域，但是大多数高分子材料属于易燃、可 燃材料，在燃烧时热释放速率大，热值高， 燃材料，在燃烧时热释放速率大，热值高， 火焰传播速度快，不易熄灭， 火焰传播速度快，不易熄灭，有时还产生浓 烟和有毒气体， 烟和有毒气体，对人们生命安全和环境造成 巨大的危害。因此， 巨大的危害。因此，如何提高高分子材料的 阻燃性， 阻燃性，已经成为当前消防工作一个急需解 决的问题。 决的问题。
2.3.3 含硅阻燃剂
有机硅阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂， 也是一种成炭抑烟剂，包括硅烷共聚物和硅 树脂。研究发现在高分子材料中加入有机硅 阻燃剂，能促进炭层的形成，降低聚合物的 燃烧性。
有机硅阻燃添加剂
一、描述 DC-8008 是高效的有机硅阻燃添加剂。该产品为无色透 明液体。主要应用于热塑性塑料阻燃而特制。该产品主要应 用于PC、PC/ABS、PPO、LCP、PS、PA6等无卤阻燃改 性。阻燃效果好，树脂燃烧表面炭化程度低；加有DC-8008 fluid，燃烧后，表面光滑。 二、优点 1、提高塑料的阻燃性 2、降低有害气体CO；减少烟雾及烟雾释放 3、改善表面性能，提高耐磨性 4、提高抗冲击强度
2.3 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。
2.3.1 卤系阻燃剂
卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂 之一，添加量少、阻燃效果显著。 含氯的阻燃剂主要有氯化石蜡、氯化聚乙烯等; 含溴阻燃剂因阻燃效果较好，应用极为广泛，逐渐 取代氯系阻燃剂。但其阻燃的同时，也带来了一些 严重的问题，放出大量的有毒气体(如HCl,HBr等)， 卤化氢气体易吸收空气中的水分形成氢卤酸，具有 很强的腐蚀作用，并产生大量的烟雾，这些烟雾、 有毒气体和腐蚀性气体给灭火、逃离和恢复工作带 来很大的困难。
1. 阻燃高分子材料的类型
本质阻燃高 分子材料
阻燃高分子材料
添加型阻燃 高分子材料 非本质阻燃高分 子材料（阻燃剂） 反应型阻燃 高分子材料
本质阻燃高分子材料
本质阻燃高分子材料指那些由于具有特殊 的化学结构而使自身具有阻燃性的高分子材 料，它们不需要改性就具有耐高温，抗氧化， 不易燃等特点。
近年来，人们研制了一些新型的本质阻燃 高分子材料，其中芳基乙炔聚合物在高温下 裂解形成的炭层可在氧化环境下承受极高温 度(1500-2000℃)，有希望作为烧蚀材料用于 火箭导弹系统和宇宙飞船的重返大气设备中; 但在现阶段，此类化合物或者价格高昂， 或者制造及加工工艺复杂，其应用相当有限， 但它们代表了阻燃高分子材料的一个发展方 向。
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
有机
有机、无机混合
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。
有机硅阻燃添加剂
3. 高分子材料阻燃技术的进展
3.1 微胶囊技术 3.2 纳米技术 3.3 接枝和交联改性技术 3.4 膨胀技术
3.1微胶囊技术
微胶囊化一般是指将物质包裹于数微米至 数百微米的微小容器中，从而起到保护和控 制释放等作用。目前，将无机或有机的阻燃 剂进行微胶囊化的研究正处于阻燃剂新技术 的热点，并已从研制阶段进入实用阶段。
2.3.2 磷系阻燃剂
有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、有机 盐类、氧化膦、含磷多元醇及磷氮化合物等，但应 用最广的是含卤磷酸酯。有机磷系阻燃剂主要在火 灾初期的高分子材料分解阶段起作用。 它能促进高分子材料脱水炭化，从而使高分子Hale Waihona Puke Baidu材料不能产生可燃性气体，并且由于不挥发性磷化 合物起凝结剂的作用，使炭化物形成保护性炭膜， 以隔绝外界的空气和热。
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 。
2.2 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 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%。
天然高分子材料（动物 胶、各种蛋白质、淀粉、 纤维素等。 ） 囊材主要有两类 人工合成的高分子（如 聚乙烯醇、聚苯乙烯、 聚酰胺、聚酯、环氧树 脂等。 ） 囊材不与包裹的阻燃剂发生化学反应，当制品一旦遇 火受高热时，囊壁立即熔融破裂，从而释放出阻燃剂。 阻燃剂微胶囊的大小、囊壁的厚度、强度以及阻燃剂 的释放度等物理性质均会影响阻燃剂的阻燃效果。微胶囊 化在改善阻燃剂的形态、效能以及减少环境污染等方面都 有所作用。
2. 高分子材料阻燃剂的分类
阻燃剂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 按组分的不同分
3.2 纳米技术
1965年，BlumStin研究聚甲基丙烯酸甲脂/纳米 粘土复合材料时第一次发现其热性能明显提高。 1976年，日本专利中第一次报道纳米复合材料具有 潜在的阻燃性能。但直到近年来国外多名学者开展 对纳米复合材料热稳定性的研究以后，其阻燃性能 的研究也才真正开始。研究发现，当尼龙/层状硅酸 纳米复合材料中的层状硅酸盐(粘土)含量仅为5%以 下时就具有良好的热稳定性，其HRR(热释放速率) 峰比不用时降低了50%以上，并且不损害材料的其 它性能。这说明聚合物纳米复合材料具有良好的热 性能，可用于阻燃技术。纳米技术在阻燃中的应用 主要是纳米粒子填充技术