高分子材料中阻燃技術應用分析

吳毅炳

摘 要：防火安全問題一直是我國社會各行各業發展以及人們日常生活中需要重點關注的問題。伴隨人們防火意識的不斷提升，高分子材料的阻燃問題也逐漸被相關行業廣泛重視。探究高分子材料的阻燃技術的應用對于保障高分子材料安全具有重要的推動作用。鑒于此，文章對高分子材料中阻燃技術的應用進行了研究，以供參考。

關鍵詞：高分子材料;阻燃技術;應用研究

1 高分子材料中阻燃技術應用的必要性分析

人們生活中常用的高分子材料主要有橡膠制品、纖維制品、塑料制品、涂料制品、膠水制品等，其最顯著的特征是化學分子式主要由碳氫結構構成，在應用過程中具有較強的易燃性和可燃性。如果高分子材料在應用過程中發生燃燒現象，燃燒的過程中會釋放大量的熱量，高分子材料中的火焰在燃燒過程時也不容易熄滅，部分高分子材料在燃燒過程中還可能釋放出大量的有毒氣體，從而嚴重威脅人們的生命安全。在相關實驗中發現，高分子材料在空氣中遇到140℃以上的溫度便發生分解現象，分解后所產生的分解物中包含了大量的可揮發性可燃物。如果空氣中的可燃物積累到一定濃度后，便可能導致高分子材料發生燃燒。在實驗中科研人員還發現未應用阻燃技術的高分子材料在空氣中的氧指數范圍達到24-30范圍內便會發生燃燒現象，應用了阻燃技術的高分子材料在空氣中氧指數范圍達到32以上才會發生燃燒現象，部分通過應用化學阻燃技術的高分子材料還會在燃燒過程中對著火點實現“自我撲滅”。

2 高分子材料的阻燃機理

高分子材料的阻燃機理是通過阻止材料燃燒過程中的一個或幾個要素實現的。想要提升材料阻燃性能可以從以下方面進行：提高材料熱穩定性、捕捉游離基、形成非可燃性保護膜、吸收熱量、形成重質氣體隔離層、稀釋氧氣和可燃性氣體。阻燃劑是行業匯總較為常用的阻燃方法，其是通過冷卻、稀釋、形成隔離膜的物理途徑和終止自由基的化學途徑來實現。在材料的阻燃機理中，其可以分為氣相阻燃、凝聚阻燃和中斷熱交換三種機理。具體來看，氣相阻燃是氣相中使燃燒中斷或延緩鏈式燃燒反應的阻燃作用;凝聚相阻燃是阻燃材料在固相中對可燃氣體進行阻隔，在其表面生成難燃、隔熱、隔氧的多孔碳層，阻止可燃氣進入燃燒氣相，致使燃燒中斷;中斷熱交換阻燃指帶走材料燃燒中產生的部分熱量，導致材料熱分解溫度不足，使其實現自熄效果。

3 高分子材料中阻燃技術的具體應用

3.1 納米技術

高分子材料應用納米復合技術的主要方法是在原有高分子材料的內部結構中添加相應的納米尺度結構，這樣就可以在一定程度上對高分子材料的內部結構進行破壞，讓高分子材料在應用過程中具備一定的阻燃能力。應用納米阻燃技術是指在高分子材料中添加納米阻燃添加劑納米阻燃添加劑主要是由層狀硅酸鹽、石墨烯、層狀氫氧化物等材料組合而成，在這種復合材料中添加適當的層狀硅酸鹽可以讓高分子材料具有良好的高熱穩定性，還可以進一步提高高分子材料應用過程中的阻燃性能。研究人員通過將納米技術與無鹵材料進行有效結合后，還可以形成一種新型的納米阻燃劑，這種阻燃劑相當于無鹵阻燃劑，通過這種阻燃劑可以有效地降低聚合物阻燃劑的使用量，大幅度提升高分子材料的阻燃性能。在研究中，研究人員通過將納米技術與高分子材料技術融合，能夠把納米技術和有機蒙脫土、聚苯乙烯材料進行有機結合，提高聚苯乙烯的阻燃效果。將聚苯乙烯和有機蒙脫土在高分子材料中的比例應控制在2%，可以讓高分子材料具有極高的熱穩定性。調查中發現，聚苯乙烯和有機蒙脫土的質量每損失10%就可以降低高分子材料5.2℃的溫度，當有機蒙脫土和聚苯乙烯的總體質量損失達50%時，就可以降低高分子材料7.8℃的溫度。將有機蒙脫土和聚苯乙烯按照一定比例與納米技術結合而成的阻燃劑可以降低高分子材料在應用過程中的放熱速率，進一步減少高分子材料的熱反饋作用。即使高分子材料受到了燃燒的威脅，阻燃劑還可以對火焰的擴散起到阻燃作用，降低高分子材料的燃燒可能性。通過聚苯乙烯和有機蒙脫土的結合還可以進一步提高高分子材料的表面物質黏度，減緩高分子材料在燃燒過程中的速率。在高分子材料中應用納米碳管等復合材料可以將可燃物與燃燒區域之間的燃料供給路線切斷。目前，納米阻燃技術已經廣泛地應用于航空航天等高科技領域。

3.2 微膠囊技術

微膠囊技術是當前高分子阻燃研究領域的應用之一。應用微膠囊技術進行阻燃過程中，將無機阻燃劑或有機阻燃劑用微米劑量的微小容器進行包裹，實現阻燃劑在應用過程中的微膠囊化。微膠囊技術中所選擇的容器材料主要通過植物蛋白質、植物纖維素、動物膠原蛋白等天然的高分子材料進行組合，通過這種材料所組成的溶劑材料便不會與阻燃劑發生相應的化學反應。歐美國家研究人員還研究出通過聚苯乙烯、聚酯乙烯、聚乙乙烯等人工材料組合成的高分子天然容器，由于這種容器材料需要通過特制的生產設備進行生產，因此生產成本較高，并未在微膠囊技術中得到普及應用。在后續的研究中，實驗人員在將包裹阻燃劑的微膠囊進行高熱反應過程中，發現膠囊外壁會由于溫度上升出現溶解破裂現象，膠囊內部的阻燃劑會被釋放，通過阻燃劑的釋放便可以對燃燒的物質進行阻燃。微膠囊技術的阻燃效果與微膠囊的直徑大小、微膠囊囊壁的厚度、微膠囊內部阻燃劑的釋放速度有著直接關系。還需要對微膠囊阻燃技術在應用過程中的阻燃劑形態和性能進行改善，這樣可以提高高分子材料的阻燃性能。

3.3 化學反應技術

在高分子阻燃材料中應用化學反應技術主要通過對高分子材料中的物質進行共聚、交聯、接枝等相應技術來實現。通過化學反應技術可以讓高分子在遇到燃燒的情況下，通過內部物質發生相應化學反應在高分子材料的分子主鏈上釋放出阻燃元素或阻燃機體，通過阻燃性較高的分子材料可以將傳統易燃燒的高分子材料進行替換。目前所應用的化學反應技術大多數都是輻射交聯技術，通過這種技術的應用可以使高分子材料內部的分子鏈發生交匯現象，這樣就可以阻止高分子材料在燃燒過程中發生的火焰擴散問題，還可以確保高分子材料在燃燒過程中燃燒部分會在短時間內成炭，在一定程度上幫助高分子材料進行阻燃。通過將高分子材料內部的聚苯乙烯進行交聯，還可以進一步降低高分子材料在燃燒過程中的速度，也不會出現溶液滴落問題。這種技術在應用過程中并不需要相應的催化劑和引發劑，只需要高分子材料在應用過程中遇到外界環境過熱便可以直接在高分子材料內部出現化學反應，化學反應在發生過程中也不會造成環境污染問題。通過化學反應技術在高分子材料中的應用，可以將高分子材料的應用范圍不斷拓寬，進而推動高分子材料在各個行業中的普及。

3.4 共聚、交聯與接枝技術

共聚、交聯與接枝技術的本質是通過化學反應實現阻燃。高分子材料是一個復雜的系統，其是通過一系列原子由不同化學鍵鏈接構成的。交聯阻燃技術是通過放射線的應用對材料進行輻射，使其內部結構發生變化，從而降低材料的易燃易爆性質。但是由于放射線具有一定的危險性且對其控制難度較大，所以在對該技術進行應用前應做好相關試驗，并在確保安全穩定的前提下進行應用。

4 結語

通過對全文的總結可以得知，高分子材料阻燃技術對于各行各業的防火安全問題發揮著十分重要的作用。文章通過介紹了高分子材料的阻燃技術原理以及技術要點，希望可以為阻燃技術在高分子材料領域的應用提供一定理論指導，進而有效提升高分子材料的阻燃性能，使其具有更加廣闊的應用空間。

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