阻燃高分子材料的发展
功能高分子材料发展现状及展望

功能高分子材料发展现状及展望一、引言功能高分子材料是指具有特殊性能的高分子材料,如导电、阻燃、自修复等。
随着科技的不断进步和人们对环境保护和生活质量的要求越来越高,功能高分子材料在各个领域得到了广泛应用。
本文将从功能高分子材料的定义、发展历程、应用领域以及未来展望等方面进行探讨。
二、功能高分子材料的定义功能高分子材料是指在普通高分子材料中加入一些特殊成分或经过改性后,使其具有某种特殊性能的新型高分子材料。
这些特殊性能可以是导电、阻燃、自修复、形状记忆等。
这些新型高分子材料不仅具有传统高分子材料的优点,如重量轻、耐腐蚀等,还具有更多的优势。
三、功能高分子材料的发展历程1. 20世纪50年代至60年代初期:以聚氯乙烯为主要原料生产出各种塑胶制品。
2. 60年代中期至70年代初期:出现了聚碳酸酯、聚酰亚胺等新型高分子材料。
3. 70年代中期至80年代初期:出现了聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物等新型高分子材料。
4. 80年代中期至90年代初期:出现了聚丙烯、聚乙烯等新型高分子材料。
5. 21世纪以来:功能高分子材料得到了广泛应用,如导电高分子材料、阻燃高分子材料、自修复高分子材料等。
四、功能高分子材料的应用领域1. 导电高分子材料:主要应用于电池、太阳能电池板等领域。
2. 阻燃高分子材料:主要应用于建筑材料、电器设备等领域。
3. 自修复高分子材料:主要应用于汽车制造、飞机制造等领域。
4. 形状记忆高分子材料:主要应用于医学器械、智能纺织品等领域。
五、功能高分子材料的未来展望1. 研发更多的功能性高分子材料,满足不同领域的需求。
2. 提高功能高分子材料的性能,使其更加适合实际应用。
3. 推广功能高分子材料的应用,促进产业升级和经济发展。
4. 加强对功能高分子材料的研究和开发,为未来的科技进步提供支持。
六、结论随着科技的不断进步和人们对环境保护和生活质量的要求越来越高,功能高分子材料在各个领域得到了广泛应用。
未来,随着技术的不断提升和需求的不断增加,功能高分子材料将会有更广阔的发展前景。
高分子材料的阻燃技术探讨

高分子材料的阻燃技术探讨范春晖摘㊀要:高分子材料的价格低廉且性能优异ꎬ因而被广泛应用在生产生活中ꎬ但因为多数的高分子材料有着热值高㊁易燃㊁燃烧后产生有毒气体的特点ꎬ导致极易对人体健康和生命安全造成威胁ꎬ提升高分子材料的阻燃性能尤为关键ꎮ文章重点从CNT(碳纳米管)材料阻燃技术㊁微胶囊技术㊁膨胀阻燃技术㊁化学反应阻燃技术四个方面来分析论述高分子材料的阻燃技术ꎮ关键词:高分子材料ꎻ阻燃技术ꎻ膨胀阻燃技术㊀㊀高分子材料属于一种聚合物材料ꎬ其燃烧过程是一个较为复杂的热氧化反应ꎬ当聚合物质与空气中的氧气发生反应后ꎬ可燃物质的浓度与温度会在短时间内扩散ꎬ继而引发大型火灾ꎮ基于此ꎬ高分子材料的阻燃问题一直被高度重视ꎬ旨在研发出新型的阻燃材料技术ꎮ就当前阶段高分子材料阻燃技术的研究进展来看ꎬ在长期的研究过程中ꎬ已经掌握了较多的实用性技术ꎬ如微胶囊技术㊁膨胀阻燃技术等ꎬ均具有良好的应用效果ꎬ可以很好地保障高分子材料的使用安全性ꎮ文章重点对CNT(碳纳米管)材料阻燃技术㊁微胶囊技术㊁膨胀阻燃技术㊁化学反应阻燃这四种技术作一分析探讨ꎬ现作如下的论述ꎮ一㊁CNT材料阻燃技术的应用纳米技术在高分子材料中的应用十分广泛ꎬ为高分子材料阻燃带来了新的技术突破ꎬ比如PS/OMMT纳米复合阻燃技术便是在纳米基础上所研发出的一种新型技术ꎮ长期的实践研究发现ꎬ将纳米结构加入至高分子材料时ꎬ会使高分子材料的内部结构发生较大的变化ꎬ可以很好地提升阻燃性能ꎮ就目前应用于纳米添加剂的材料来看ꎬ最为普遍的是石墨㊁层状硅酸盐㊁碳纳米管ꎮ以其中的碳纳米管为例ꎬ其是一种由碳原子二维六方晶格组成的纳米材料ꎬ是碳的同素异形体之一ꎮ因为碳纳米管特殊的纳米结构和原子间键合强度ꎬ让其有着良好的化学稳定性能和高导电性能ꎬ应用范围较为广泛ꎮ有研究发现ꎬ若是可以在高分子材料中添加PS和OMMTꎬ并将这两种元素制作成PS/OMMTꎬ则可以很好的提升高分子材料的阻燃性能ꎬ尤其是PS在燃烧过程中的放热率可以快速下降ꎬ能够有效避免热反馈现象的发生ꎬ这对于控制火焰燃烧与扩散均有十分重要的意义ꎮ目前来看ꎬCNT材料阻燃技术在多个行业中均有良好的应用效果ꎬ尤其是在汽车制造行业的应用更为普遍ꎬ值得推广应用ꎮ二㊁微胶囊技术的应用微胶囊技术属于一种重要的高分子材料阻燃技术ꎬ其是依托于单壁碳纳米管相关结构成分所得出的结果ꎬ微粒囊式的阻燃剂在当前有着十分广泛的应用ꎮ目前来看ꎬ微粒囊阻燃主要是将阻燃剂放置到胶囊中ꎬ这种胶囊往往都是以纳米为单位ꎬ材料则以两种为主ꎬ即人工高分子材料和天然高分子材料ꎮ人工高分子材料的代表是聚苯乙烯和聚酯ꎬ天然高分子材料的代表是纤维素和蛋白质这两种ꎮ当高分子材料在使用过程中发生燃烧现象后ꎬ胶囊中的阻燃剂可以在高温状态下溢出ꎬ继而阻止燃烧反应ꎮ需要注意的一点是ꎬ微胶囊技术涉及较多的专业知识ꎬ其中很多的细节性因素会直接影响和决定阻燃效果ꎬ比如胶囊壁的厚度㊁体积和阻燃剂的量ꎮ因此ꎮ在实际制备微胶囊时要对诸多因素均加以考量ꎬ严格控制制备过程中的细节因素ꎬ以此确保微胶囊技术可以发挥最佳的阻燃效果ꎮ三㊁膨胀阻燃技术的应用膨胀阻燃技术在高分子材料阻燃中的应用较为广泛ꎬ对降低火灾悲剧发生风险有十分关键的意义ꎮ就膨胀阻燃技术的原理来说ꎬ当发泡剂和炭化剂等高分子材料处于受热状态时ꎬ会在自身表面快速形成一层炭层ꎬ这一炭层可有效隔离高温和熔化ꎮ随着近年来膨胀阻燃技术的发展ꎬ其在建筑行业中的应用越来越广泛ꎬ可以与建筑装修中的装饰材料㊁涂料及电缆防护线等融合起来ꎬ对控制高分子材料燃烧和降低火灾影响力有重要的意义ꎮ四㊁化学反应阻燃技术的应用化学反应阻燃技术是指通过特殊物质的化学反应来改变高分子材料的分子链结构ꎬ可确保分子链结构中含有阻燃因素ꎬ能够最大限度降低高分子燃烧风险ꎮ目前来看ꎬ化学反应阻燃技术最为常用的技术种类是辐射交联ꎬ这一技术可以通过射线来对高分子材料形成辐射作用ꎬ继而实现改变高分子材料分子链的目的ꎬ应用效果十分显著ꎮ在近年来的发展中ꎬ化学反应阻燃技术的实用性得到了很大程度的提升ꎬ除交联方式之外ꎬ还可以通过共聚技术和接枝技术来加以应用ꎮ一旦发生火灾后ꎬ高分子材料可以在化学反应作用下形成起防护作用的炭层ꎬ将整个材料由内而外地包裹起来ꎬ可确保高分子材料不被继续燃烧ꎮ在长期的实践应用中发现ꎬ化学反应阻燃技术的应用较为方便ꎬ在多种环境下均可以有效使用ꎬ且可以降低对周围环境的污染与破坏ꎬ这让其应用范围日益广泛ꎮ五㊁结语高分子材料的阻燃技术可以很好的抵御火灾隐患ꎬ目前所使用的CNT材料阻燃技术㊁微胶囊技术㊁膨胀阻燃技术㊁化学反应阻燃技术均有良好的应用效果ꎬ值得进一步推广和应用ꎮ为进一步发挥相关阻燃技术的优势ꎬ后续要进一步加大研究力度ꎬ掌握更多有关于高分子材料的阻燃技术ꎬ以此更好的抵御火灾隐患ꎬ保障人民群众的生命财产安全ꎮ参考文献:[1]林修煌ꎬ李治农ꎬ陈明锋ꎬ等.含磷聚硅氮烷聚合物的制备及热稳定性能与阻燃应用[J].高分子材料科学与工程ꎬ2019ꎬ36(9):54-58.[2]张元ꎬ黄秋洁.低烟无卤阻燃电缆料的研究现状分析[J].广州化工ꎬ2019ꎬ48(19):27-28.[3]魏平.高分子材料阻燃技术运用与发展探究[J].化工管理ꎬ2018ꎬ576(33):116-117.作者简介:范春晖ꎬ扬州天启新材料股份有限公司ꎮ851。
高分子材料的阻燃技术探讨

高分子材料的阻燃技术探讨高分子材料广泛应用于工业、建筑、电子设备、汽车以及航空航天等领域,然而在使用过程中,高分子材料可能会遭受火灾等安全事件的侵袭,因此阻燃技术是必要的研究领域之一。
本文将探讨高分子材料的阻燃技术。
一、阻燃技术概述阻燃技术指的是在材料中添加一定量的阻燃剂,使其在火灾遇到高温时,可以减缓火势蔓延的速度,降低火灾对现场及生命财产的危害程度。
阻燃剂一般分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两种类型。
无机阻燃剂分为磷系、氮系、硅酸铝系等,有机阻燃剂分为溴系、氯系等。
高分子材料是一种易燃材料,当受到火源的侵入时,容易燃烧并产生高热、大量的烟雾和有毒气体。
阻燃技术的引入可以有效地减少高分子材料的这些缺点,防止火灾的发生。
阻燃剂的选择很重要,因为添加不当可能会影响材料的力学性能。
此外,阻燃剂与高分子材料之间的相容性对阻燃效果也有影响。
对于一些阻燃剂,例如PA6材料,氧化铝和氢氧化铝会影响材料的强度和熔点;而对于PP材料,三氯乙磷的相容性较差。
在阻燃剂的选择方面,溴系、氯系阻燃剂常常被用于高分子材料的阻燃,但由于其会产生有毒气体,已被禁止在一些领域使用。
因此,磷系阻燃剂在近几年被广泛使用,磷系阻燃剂可以使材料形成炭化层,形成阻燃壳,避免氧气进入,从而实现阻燃效果。
对于临床应用的高分子材料,比如医用注射器和输注器,除了需要阻燃材料之外,还需要考虑其对人体的影响。
因此,应选用对人体安全无影响的阻燃剂。
三、阻燃技术的应用阻燃技术在许多领域都有广泛应用,下面我们以电子设备、车辆、建筑等作为例子,阐述阻燃技术在不同领域的作用。
1、电子设备:随着电子设备在生活中的广泛应用,一些电子产品在使用过程中会发热,因此,对于电子产品的阻燃技术至关重要。
特别是在电池充电器、移动电源等电子产品中,阻燃材料的耐热性要求更高。
2、车辆:汽车应用阻燃技术的主要原因是为了保证乘客的安全,在车内或发动机舱处出现火灾的可能性都很大。
汽车阻燃技术的发展包括内饰材料的阻燃、电线材料的阻燃等,其中座椅材料、天花板等逐渐成为重点研究领域。
2023年TCPP阻燃剂行业市场发展现状

2023年TCPP阻燃剂行业市场发展现状
TCPP(三氯磷酸酯)阻燃剂是一种广泛用于聚氨酯、聚酯、聚烯烃、有机玻璃、聚
苯乙烯、聚碳酸酯等高分子材料的阻燃剂。
TCPP阻燃剂具有防火性好、热稳定性高、毒性低等优点,已广泛应用于电子、建材、航空、汽车等领域,成为目前最常用的阻燃剂之一。
市场需求及分析
由于全球建筑和电子应用领域需求增长以及各国在环保政策上的要求,TCPP阻燃剂
市场的需求将进一步增长。
预计到2024年,全球TCPP阻燃剂市场将达到11.2亿美元,每年将以4.6%的复合年增长率增长。
目前,电子应用领域占据TCPP阻燃剂市场的主导地位。
基于它的卓越阻燃性能和持久性,TCPP广泛应用于电子设备中的回路板、触控屏幕等。
在建材应用中,TCPP阻燃剂用于保护钢结构、木材、石膏板、聚氨酯和其他材料。
特别是在新兴市场和化工业中,TCPP阻燃剂需求呈现快速增长趋势。
此外,由于TCPP阻燃剂独特的防火特性,使得它在生产汽车和航空航天器材料时也被广泛应用。
全球市场格局及主要厂商
全球TCPP阻燃剂市场竞争激烈,主要的生产商包括Albemarle、ICL、Lanxess、Dow Chemical Company、Huber等。
首先,ICL(以色列化学厂)是这个市场的
全球领导者,其产品广泛用于建筑材料、电子电器、汽车和航天航空等领域。
其次,Albemarle在TCPP阻燃剂市场上的份额也很大。
总体来说,全球TCPP阻燃剂市场呈现竞争激烈、产品同质化程度高的态势。
在市场竞争加剧的情况下,厂商需要通过拓展产品应用、优化产品性能、提高产品品质以及拓展销售网络等方式加强竞争力。
阻燃高分子材料

阻燃高分子材料
阻燃高分子材料是一种具有阻燃性能的新型材料,它在高温下不易燃烧,能够有效地阻止火焰的蔓延,具有很强的火灾安全性能。
这种材料在各种工业领域和日常生活中有着广泛的应用,对于提高材料的防火性能和保障人们的生命财产安全起着重要作用。
首先,阻燃高分子材料的主要特点是其具有很高的阻燃性能。
它在遭受火焰侵袭时,能够迅速形成一层保护膜,阻止氧气和燃烧物质的进一步接触,有效地抑制火焰的蔓延。
这种特性使得阻燃高分子材料在建筑、交通工具、电子产品等领域得到广泛的应用,为人们的生命和财产安全提供了有力的保障。
其次,阻燃高分子材料具有良好的加工性能和稳定性。
它可以通过各种成型工艺进行加工,可以制成各种形状和规格的制品,适用于不同的工程需求。
同时,阻燃高分子材料的稳定性也非常好,不易受到外界环境的影响,能够长时间保持其阻燃性能和物理性能,具有很高的可靠性和持久性。
另外,阻燃高分子材料还具有很好的环保性能。
它在生产过程中不会产生有害物质,不会对环境造成污染,符合现代社会对于绿色环保产品的需求。
同时,由于其阻燃性能能够有效地减少火灾事故的发生,可以降低资源的浪费和环境的破坏,对于可持续发展具有积极的意义。
总的来说,阻燃高分子材料具有很高的阻燃性能、良好的加工性能和稳定性,以及良好的环保性能,对于提高材料的防火性能和保障人们的生命财产安全具有重要意义。
未来,随着科技的不断进步和材料工程的发展,相信阻燃高分子材料将会得到更广泛的应用,并为人们的生活带来更多的便利和安全。
高分子化学论文

高分子材料阻燃技术的研究摘要:本文从高分子材料的阻燃机理入手,阐述了高分子材料阻燃剂的分类,研究了高分子材料阻燃技术的进展情况。
关键词:高分子材料;阻燃机理;阻燃剂;进展前言高分子材料因其性能优异、价格低廉而被广泛地应用于各类建筑和人民生活的各个领域,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,火焰传播速度快,不易熄灭,有时还产生浓烟和有毒气体,对人们生命安全和环境造成巨大的危害。
因此,如何提高高分子材料的阻燃性,已经成为当前消防工作一个急需解决的问题。
1高分子材料的燃烧及阻燃机理高分子材料在空气中受热时,会分解生成挥发性可燃物,当可燃物浓度和体系温度足够高时,即可燃烧。
所以高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程,涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。
当高分子材料受热的热源热量能够使高分子材料分解,且分解产生的可燃物达到一定浓度,同时体系被加热到点燃温度后,燃烧才能发生。
而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。
当供给燃烧产生的热量等于或大于燃烧过程各阶段所需的总热量时,高分子材料燃烧才能继续,否则将中止或熄灭。
从高分子材料的燃烧机理可看出,阻燃作用的本质是通过减缓或阻止其中一个或几个要素实现的。
其中包括六个方面:提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。
目前常采用的阻燃剂行为主要是通过冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。
一般阻燃机理分为气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。
燃烧和阻燃都是十分复杂的过程,涉及很多影响和制约因素,将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的,一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用。
2高分子材料阻燃剂的分类阻燃剂是用于提高材料抗燃性,即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。
高分子材料的现状和发展

高分子材料的现状和发展高分子材料是一种由许多重复单元组成的大分子化合物,具有高分子量、高效能和多功能性的特点。
它们广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂和其他领域,已成为现代工业中不可或缺的材料之一。
随着科技的发展和人类对材料性能要求的不断提高,高分子材料的研究和应用也在不断深化和拓展。
本文将从高分子材料的现状和发展两方面进行探讨。
高分子材料的现状目前,高分子材料已成为现代工业的支柱之一,广泛应用于日常生活和各种工业领域。
在塑料方面,高分子材料可以根据不同的结构和性能要求,生产出各种类型的塑料制品,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等,满足了人们对于产品轻便、坚固、防水、隔热、绝缘等多种性能需求。
在橡胶方面,高分子材料被广泛运用于汽车轮胎、密封件、橡胶管等领域。
在纤维方面,高分子材料也被用于生产合成纤维,如聚酯纤维、聚酰胺纤维等,取代了传统的天然纤维,提高了纤维的强度和稳定性。
高分子材料还应用于涂料、粘合剂、包装材料等领域,其性能稳定、加工成形容易、成本低廉等优点,使得它在工业生产中得到了广泛的应用。
高分子材料的科研领域也在不断深化和发展。
随着纳米技术、生物技术、新能源技术等的兴起,高分子材料也得到了更多的关注和研究。
通过材料设计与改性,高分子材料的性能得到了极大的提升,如高强度纤维素材料、高导电高分子材料、高温高分子材料等的研究和应用不断取得突破。
生物可降解高分子材料也成为了近年来的研究热点,在环保和可持续发展的理念下,越来越多的生物可降解高分子材料被应用于生活用品、医疗器械等领域。
在未来,高分子材料的发展将呈现以下几个趋势:1.功能性高分子材料:随着人们对产品性能要求的不断提高,功能性高分子材料将成为未来发展的重点。
高强度、高韧性、高导电、高耐热、高阻燃等功能性高分子材料的研究和应用将继续受到关注,以满足各种特定领域的需求。
2.生物可降解高分子材料:在环保和可持续发展的理念下,生物可降解高分子材料将成为未来的发展趋势。
浅谈高分子材料阻燃技术

根据高分子材料燃烧的特点,可以采用各种不同方式阻断其燃烧过程的进行,从而达到阻燃的目的。
随着高分子材料的迅速发展,对于阻燃技术、阻燃机理的研究也日益广泛深入。
在气相阻燃、凝聚相阻燃和中断热交换阻燃机理方面,人们做了各种阻燃技术的研究探讨。
近年来,如复合阻燃、协效阻燃、大分子阻燃等阻燃技术得到一定程度的发展。
1 复合阻燃技术1.1 层状双氢氧化物(LDH)层状双金属氢氧化物(LDHs)为层状无机纳米材料,与氢氧化铝(Al(OH)3,亦称水合氧化铝,ATH)和氢氧化镁(Mg(OH)2,亦称水合氧化镁,MH)具有相似的组成和结构,兼具两者的优点,且其本身不含有任何有毒物质,因此是一种理想的阻燃和抑烟型绿色阻燃剂。
LDHs的阻燃机理为LDH在燃烧过程中可以分解成CO2、H2O、金属氧化物等。
一方面,CO2和H2O可以稀释可燃气体和O2,降低燃烧时的温度;另一方面,金属氧化物有利于炭层的形成,起到隔绝O2和热量的作用,进一步降低基材的降解速率[1]。
LDHs在阻燃领域具有较好的应用前景。
1.2 纳米金属有机框架材料(MOFs)MOFs是由有机配体与金属离子或团簇通过自组装的方式形成的具有网状结构的有机-无机杂化多孔材料,其结构见图1。
MOFs的设计具有灵活性,结构具有可调性。
不论是针对有机配体还是金属配位物,只要经过合理的改性设计都可获得具有某种特定性能的MOFs, 这预示着MOFs具有广阔的应用前景。
图1复合材料中加入MOFs能显著提高热稳定性和阻燃性。
在MOFs质量分数仅为2%的情况下,复合材料的热释放速率峰值(PHRR)分别降低超过14%和28%,因此MOFs可用作填料来改善聚合物的阻燃性能。
MOFs还会抑制燃烧过程中毒性CO和苯乙烯低聚物的释放,这意味着气相降解产物的毒性将降低[2]。
1.3 石墨烯(GNS)GNS是一种单层碳原子组成的二维纳米片层材料,图2为GNS及氧化石墨烯(GO)的结构示意图。
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阻燃高分子材料的发展摘要:In today's rapid development of high performance material, the flame retardant materials research has been paid more and more attention, all kinds of novel flame retardant emerge as the times require, polymer flame retardant agent is one 's class. As a result of polymer flame retardant has the advantages of convenient use, good flame retardant effect, low smoke, low toxicity, solubility, good dispersion, with engineering plastics blends easily with itself, the high heat resistance, chemical resistance properties, therefore has the flame retardant effect. And the composite effect. Only on the base of plastic mechanical properties and processing properties of impact is very small, for some of the basic physical and mechanical properties of plastics and processing performance can be improved. Because of low molecular polymer flame retardant and flame retardant has many advantages, so that the domestic and international research more and more people.在高性能材料发展迅猛的今天,关于阻燃材料的研究越来越受到人们的重视,各类新型的阻燃剂应运而生,高分子阻燃剂就是其中的一太类。
由于高分子阻燃剂使用方便,阻燃效果好,低烟低毒,相溶性,分散性好,同工程塑料共混容易,加之本身耐热温度高,耐化学药品性能好,因此既具有阻燃的作用.又有共混复合的效果。
不仅对基体塑料的物理机械性能和加工性能影响很小,对于一些基本塑料的物理机械性能和加工性能还能有所改善。
由于高分子阻燃剂与低分子阻燃剂相比具有许多优越性,以致于国内外在这方面研究的人越来越多。
正文:一、高分子材料的燃烧、阻燃机理以及制备高分子材料在空气中受热时,会分解生成挥发性可燃物,当可燃物浓度和体系温度足够高时,即可燃烧。
所以高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程,涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。
当高分子材料受热的热源热量能够使高分子材料分解,且分解产生的可燃物达到一定浓度,同时体系被加热到点燃温度后,燃烧才能发生。
而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。
当供给燃烧产生的热量等于或大于燃烧过程各阶段所需的总热量时,高分子材料燃烧才能继续,否则将中止或熄灭。
从高分子材料的燃烧机理可看出,阻燃作用的本质是通过减缓或阻止其中一个或几个要素实现的。
其中包括六个方面:提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。
目前常采用的阻燃剂行为主要是通过冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。
一般阻燃机理分为气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。
燃烧和阻燃都是十分复杂的过程,涉及很多影响和制约因素,将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的,一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用。
高分子阻燃剂的合成通常是由单体在引发剂存在下通过缩聚或加成聚合而得到的。
下面把几种重要的高分子阻燃剂的合成方法及性能介绍一下。
1、 FR——1025(聚丙烯酸五溴苯酯)FR—— 1025是由1丙烯酸五溴苯基甲酯单体在引发剂存在下乳液聚合制得,产品为白色流动性粉末。
其聚合反应如下式表示:其单体可由丙烯酰氯与五溴苯甲醇反应制得。
过程如下式所示:FR 102j具有高的阻燃效率和热稳定性,良好的加工性,优良的抗大气性和化学稳定性,令人满意的电气性能。
它与高聚物及增强材料能很好相容,在基材中不迁移,不起霜。
它特别适合用于制造复杂电子设备的工程塑料(包括增强的及未增强的),如尼龙6,尼龙一66,PBT等。
2 、溴代聚苯乙烯(Pyro-Chek68PB)P一68PB是聚2,4,5 三澳苯乙烯阻燃剂的商品名,由三溴苯乙烯在引发剂存在下聚合制得。
其反应如下式所示:这种阻燃剂热稳定性好,不起霜,低毒,低挥发,价廉,用途广泛,特别适用于含玻璃纤维的工程塑料(如尼龙,PBT,PET),也适用于聚烯烃。
其缺点是与高聚物的相容性较差。
3、阻燃聚酯多元醇阻燃聚酯多元醇合成方法如下:先将磷酸与三羟甲基丙烷在真空下加热脱水生成三羟甲基丙烷磷酸酯,然后与环氧氯丙烷反应制得含磷、氯的阻燃树脂。
其反应如下式所示:然后将上述制得的阻燃树脂与已二酸,乙缩二乙二醇按一定比例在80 c,通氮搅拌下反应。
将温度升至140~150 c,并加大通氮量以脱除水份。
反应4~6小时后脱水完毕。
当反应物酸值为50时,拆去搅拌,并在反应器中加入碎玻璃,同时将温度升至180lc,真空下脱除小分子,直至酸值达到10左右,结束反应。
所得产物为棕黄色粘稠液体。
这类阻燃剂适用作结构型聚氨酯软泡料的阻燃剂,效果良好。
二.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:无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂。
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。
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。
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%。
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。
三.高分子材料阻燃技术的进展(一)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。
囊材主要有两类,一类是天然高分子材料,如动物胶、各种蛋白质、淀粉、纤维素等。
另一类是人工合成的高分子,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。
(二)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。
(三)接枝和交联改性技术接枝和交联是使高分子材料功能化的一种有效方法,近年来这一技术也已用于使高分子材料阻燃化。
接枝包括化学接枝和光敏接枝等,通过接枝共聚以提高聚合物的热稳定性及阻燃性多系凝聚相阻燃模式,即借助于成炭来实现的。
因为接枝单体能在聚合物的表面形成粘附的绝缘层,特别是无机绝缘层,对改善聚合物的阻燃性尤为有效。
而使高分子材料本身交联,或者高分子材料的热裂解产物在凝聚相中交联,也可减少可燃产物的生成量而改善材料的阻燃性,多以辐射交联为主。
(四)膨胀技术在众多的阻燃体系中,最近发展的膨胀阻燃体系由于在燃烧过程中发烟量少、无滴落和无毒气等优点而引起人们的注意。
膨胀阻燃体系一般需三种主要成分:炭化剂、炭化促进剂、发泡剂。
膨胀型阻燃剂最早用于涂料业,配制用于船舶、建筑装饰材料、电缆外皮等的耐火涂层。
近年来,国外己有一些比较成熟的膨胀阻燃体系用于塑料、橡胶等材料及制品。
四.阻燃高分子材料的特性及现实生活中的应用常见阻燃高分子有以下几类应用:1.阻燃聚酯纤维。
主要应用集中在磷系阻燃聚酯上。
2.阻燃聚酰胺。
主要应用集中在无卤素、力学性能优良的阻燃聚酰胺。
3.阻燃热塑性聚酯塑料。
发展比较成熟的有含卤阻燃剂和含磷阻燃剂。
如阻燃PET/PBT/PC等。
4.阻燃聚乙烯。
由于PVC为易燃材料,且是主要的电缆材料,阻燃性能的提高对于安全使用十分重要。
5.阻燃聚丙烯。
PP也是易燃材料,它的阻燃主要采用溴化物和三氧化二锑复合阻燃体系、有机硅复合阻燃体系、膨胀阻燃体系等。
6.阻燃复合材料。