阻燃高分子材料

    阻 燃 原 理    

從本質上來說，阻燃作用是通過阻止或者減緩一個或眾多要素來達到成效的。它一般需要提升高分子材料的熱穩定性，進而捕捉一定的游離基，在形成非可燃保護膜的基礎上，吸收一定的熱量，隨后形成氣體的隔離層，最終稀釋氧氣與其他可燃性氣體，一般情況下，阻燃機理可以分為凝聚相阻燃機理、氣相阻燃機理和中斷熱交換阻燃機理。

凝聚相阻燃機理指的是阻燃材料為了阻止或延緩可燃性氣體的產生與自由基的熱分解,需要在固相表面生成數道碳層,這些碳層需要具備隔熱、難燃、隔氧等性能,以阻止可燃氣體進入燃燒的氣相中,最終促成燃燒過程的中斷。

氣相阻燃機理指的是,阻燃材料在氣相中延緩鏈式燃燒的反應,或者直接中斷鏈式燃燒的反應過程。

中斷熱交換阻燃機理指的是,阻燃材料通過帶走一部分的熱量,降低熱分解現場的實際溫度,進而阻止可燃性氣體的持續性產生,最終走向熄滅的結局。

    提高阻燃性能的方法    

通過在高分子材料中添加阻燃劑及其他改性助劑， 使其在阻燃性能及機械加工性能和力學性能上有較大提升高分子阻燃材料根據阻燃劑的成分分為兩大類: 有鹵阻燃劑和無鹵阻燃劑。

雖然有鹵系阻燃劑 的阻燃性能能夠滿足生 產及生活的阻燃要求，但燃燒過程中產生鹵化氫氣體以及其他具有腐蝕性或者有毒有害氣體，對環境不友好。

此外，添加氧化銻的鹵系阻燃劑現因環保不達標已經限制使用。因此，研究清潔、對環境友好、高效、與材料兼容性好的無鹵阻燃材料逐漸 成為阻燃劑的研究重點和熱點方向。

無鹵阻燃材料的阻燃性能與其加入量關系密切，阻燃材料加入量增加，則聚合物阻燃效果亦會迅速增加。但是，過高的加入量必將對基材的加工成型性和機械性能產生惡化的影響， 同時還會降低材料和其它材料的的兼容性。因此，為了提高無鹵阻燃劑的阻燃性能，同時減少阻燃劑對材料本體性能的影響是其應用的主要要求，目前常用的方式有粒徑超細化、協同復配處理和表面處理。

     常見的阻燃高分子材料     

層狀雙氫氧化物（LDH）

層狀雙金屬氫氧化物( LDHs) 為層狀無機納米材料，與氫氧化鋁( Al( OH) 3 ，亦稱水合氧化鋁，ATH) 和氫氧化鎂( Mg ( OH) 2 ，亦稱水合氧化鎂， MH) 具有相似的組成和結構，兼具兩者的優點，且其本身不含有任何有毒物質，因此是一種理想的阻燃和抑煙型綠色阻燃劑 。 

納米金屬有機框架材料（MOFs）

MOFs 是由有機配體與金屬離子或團簇通過自組裝的方式形成的具有網狀結構的有機 －無機雜化多孔材料。MOFs的設計具有靈活性，結構具有可調性。

籠型倍半硅氧烷（POSS ）

POSS 是一種新型的硅系阻燃劑，具有有機 －無機雜化結構，POSS 在改善材料阻燃性能的同時，能有效改善聚合物的力學性能、加工性能及耐熱性能等。

   應用領域    

汽車領域：

汽車工業用的聚氨酯 (PU)材料制品，主要包括軟質、硬質、半硬質泡沫塑料、PU彈性體、熱塑性PU彈性體、膠黏劑、密封膠和涂料等，這些材料主要用于汽車儀表盤、方向盤、汽車頂棚、坐墊、靠背、車門、扶手、門內板等零部件，如圖2所示。由于脂肪鏈中O、C和H含量高，因此PU極易燃燒且不易自熄，燃燒時會產生有毒煙霧，故用在汽車內飾中一定要對其進行阻燃改性，使其達到車用阻燃標準。早期阻燃PU使用的阻燃劑大多為鹵系阻燃劑，然后無鹵化政策的推行使其應用受阻，目前使用較多的是無鹵阻燃劑、無機添加型阻燃劑，以及磷氮系阻燃劑。其中，含磷氮的有機阻燃劑由于優異的阻燃性能以及添加量少等優點受到廣泛關注。

建筑領域：

       近年來，在建筑工程領域應用的阻燃高分子材料越來越多。王娜等[7]用卡拉膠將聚磷酸銨包覆起來，將其用作阻燃劑添加至水性環氧樹脂中，進行阻燃級別可達V-0級的阻燃防火涂層的制備，試驗結果顯示此材料在建筑阻燃涂層中具有比較突出的發展與應用潛力。侯培鑫等將石墨烯、含磷阻燃劑DOPO、硅烷偶聯劑一起讓它們進行反應，以此制備得到一種復合型阻燃添加劑，并用于對環氧樹脂的改性，結果表明，含磷阻燃劑DOPO可以在很大程度上優化樹脂材料的熱穩定性與阻燃性，硅烷偶聯劑的主要作用則在于改進高分子材料的力學性能。此外，在被應用于建筑工程領域時，石墨烯、含磷阻燃劑DOPO、硅烷偶聯劑反應所得的復合阻燃添加劑只需添加很少的劑量便能使樹脂材料達到建筑材料阻燃要求，這能夠在較大程度上減少建筑材料成本。

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