高分子材料性能優(yōu)異，具有許多其他材料不具備的特性: 如質(zhì)輕、加工性能好、高流動(dòng)性易于成型、絕緣性、耐磨性等。但大多數(shù)高分子材料是碳?xì)溆袡C(jī)結(jié)構(gòu)，屬于易燃、可燃材料，在燃燒時(shí)熱釋放速率大、熱值高、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤灰紫纾荒承┎牧先紵龝r(shí)還產(chǎn)生濃煙及有毒氣體，對(duì)人類生命安全與環(huán)境保護(hù)構(gòu)成潛在的威脅。
一、高分子復(fù)合材料阻燃機(jī)理：
高分子材料的燃燒遵循燃燒三要素(可燃物質(zhì)、助燃物質(zhì)及著火源的規(guī)律，高分子材料主要為碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)，屬于可燃物。助燃劑在通常情況下為空氣中的氧氣組分，也包括各類氧化劑，高分子材料通常在空氣中使用，與空氣中的氧氣接觸充分，并且高分子材料有時(shí)會(huì)添加各類氧化劑，這些氧化劑在燃燒過程中會(huì)起到助燃劑的作用。著火源為明火與各類高溫場(chǎng)所，高分子材料的起火點(diǎn)普遍較低，某些使用場(chǎng)合易接觸高溫環(huán)境，也使得高分子材料 易于起火引發(fā)火情。高分子材料的燃燒可分為熱氧降解和燃燒兩個(gè)過程，涉及傳熱、高分子材料在凝聚相的熱氧降解、分解產(chǎn)物在固相及氣相中的擴(kuò)散、與空氣混合形成氧化反應(yīng)場(chǎng)及氣相中的鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)等一系列環(huán)節(jié)。因此，當(dāng)高分子材料受熱能夠使其分解，且分解產(chǎn)生的可燃物達(dá)到一定濃度，同時(shí)體系被加熱到點(diǎn)燃溫度后，燃燒才能發(fā)生。而己被點(diǎn)燃的高分子材料在點(diǎn)燃源穩(wěn)定后能否繼續(xù)燃燒則取決于燃燒過程的熱量平衡。當(dāng)燃燒產(chǎn)生的熱量大于或等于燃燒過程各階段所需的總熱量時(shí)，燃燒才能繼續(xù)，否則將終止或熄滅。物質(zhì)的燃燒要同時(shí)滿足燃燒三要素的條件，那么阻燃就是從相反的方向來控制三要素，只要破壞了其中一個(gè)要素條件，燃燒即可終止。為了達(dá)到很好的阻燃效果，通常會(huì)采用多種阻燃技術(shù)，同時(shí)控制燃燒的三要素，即降低材料的可燃性、減少助燃劑 的濃度及降低燃燒反應(yīng)的溫度來達(dá)到阻止材料燃燒的目的。
材料的阻燃機(jī)理與燃燒機(jī)理同樣復(fù)雜，往往涉及眾多的影響與制約因素，阻燃機(jī)理的分類也較多，主要有以下兩種機(jī)理。
1.氣相阻燃機(jī)理
在燃燒反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，添加在材料中的阻燃劑受熱分解，產(chǎn)生大量的水蒸氣，氨氣，二氧化碳等惰性氣體，可稀釋空氣中的氧氣及材料燃燒產(chǎn)生的可燃性氣體。同時(shí)阻燃劑的受熱分解反應(yīng)需要吸收大量的熱量，這也降低了可燃性氣體的溫度，這些因素協(xié)同作用，使燃燒終止，達(dá)到了阻燃的目的。添加的無機(jī)類阻燃劑如氫氧化鎂、氫 氧化鋁、水鎂石及一些碳酸鹽等屬于氣相阻燃機(jī)理，這類阻燃劑在燃燒反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，受熱分解，吸收了大量的熱量，同時(shí)生成了水蒸氣，二氧化碳等惰性氣體，起到了隔氧，稀釋的作用，阻燃效果明顯。另一類氣相阻燃機(jī)理 就是自由基抑制機(jī)理，鹵－銻阻燃體系就是典型的自由基抑制阻燃。燃燒反應(yīng)生成大量的活性自由基，自由基引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使得燃燒快速進(jìn)行。添加阻燃材料，如鹵系阻燃劑/三氧化二銻等自由基終止劑，則可以吸收燃燒反 應(yīng)生成的自由基，從而中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，起到阻燃的作用。
2.凝聚相阻燃機(jī)理
凝聚相阻燃主要是指在燃燒反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，在凝聚相的外層形成膨脹碳層，這種多孔膨脹碳層起到隔熱，防火阻燃的作用。各類磷－氮協(xié)效阻燃體系，新型的納米層狀阻燃材料就屬于這類阻燃機(jī)理。這類阻燃體系需要有的成碳組分，稱為碳源，成碳效果直接影響阻燃效果的優(yōu)劣。
二、高分子阻燃材料分類：
1.有鹵阻燃高分子材料
分子結(jié)構(gòu)含鹵素或外加鹵素型阻燃高分子材料在各類電器塑料，汽車塑料領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。這類材料配方中主要添加了溴系阻燃劑及三氧化二銻協(xié)同劑，應(yīng)用一些新型含溴阻燃劑以規(guī)避各類政策法規(guī)、降低阻燃劑的用量等成為該類材料開發(fā)的主流方向。
2.無鹵阻燃高分子材料
與含鹵阻燃高分子材料的情況相反，各類無鹵阻燃、低煙無鹵阻燃高分子材料發(fā)展前景看好。但是無鹵阻燃高分子材料有自身的弱點(diǎn)，如阻燃性能不如含鹵阻燃材料，氧指數(shù)普遍達(dá)不到30，而含鹵阻燃高分子材料的氧指數(shù)普遍超過30，有些阻燃要求高的場(chǎng)合，氧指數(shù)的要求甚至達(dá)到40，這類高阻燃的場(chǎng)合目前無鹵阻燃材料應(yīng)用困難。
無鹵阻燃高分子材料目前以氫氧化鋁、氫氧化鎂填充的為主，少部分應(yīng)用磷氮類膨脹阻燃體系。氫氧化鋁、氫氧化鎂填充無鹵阻燃材料目前市場(chǎng)應(yīng)用于電纜材料，磷氮膨脹阻燃類主要應(yīng)用在工程塑料行業(yè)。
阻燃高分子材料應(yīng)用廣泛，尤其是無鹵阻燃材料受政策的導(dǎo)向，市場(chǎng)看好。對(duì)無鹵阻燃機(jī)理更深入的研究，各類阻燃劑的合成開發(fā)及材料配方的復(fù)配是該類材料的發(fā)展方向。
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