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研究高分子材料的阻燃方法及發(fā)展趨勢(shì)論文
摘要：高分子材料的阻燃方法一直是高分子材料在發(fā)展與應(yīng)用過(guò)程中不可忽視的重要問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要介紹了高分子材料阻燃問(wèn)題的重要性， 對(duì)高分子材料的常見(jiàn)阻燃方法進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)， 結(jié)合當(dāng)前各種阻燃方法的優(yōu)缺點(diǎn)， 分析了高分子材料阻燃問(wèn)題的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：高分子材料; 阻燃方法; 發(fā)展趨勢(shì);
近年來(lái)隨著高分子材料技術(shù)的迅速發(fā)展， 高分子材料已經(jīng)成為日常生活以及工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)不可或缺的重要組成部分。但高分子材料具有易燃的特點(diǎn)， 容易在使用過(guò)程中引發(fā)火災(zāi)等危害， 因此， 必須要對(duì)高分子材料的阻燃問(wèn)題高度重視， 研究阻燃高分子材料成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。
1 阻燃的重要性
高分子材料， 也被稱為聚合物材料， 其中合成高分子材料是應(yīng)用最為廣泛的。高分子材料具有密度小、力學(xué)性能高、耐腐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)， “多功能、輕而強(qiáng)”的高分子材料重要性日益突出， 得到了迅速發(fā)展。但是， 高分子材料燃點(diǎn)較低， 在應(yīng)用過(guò)程中易發(fā)生燃燒， 引發(fā)火災(zāi)， 具有極大的危險(xiǎn)性。目前因高分子材料燃燒而引起的重大火災(zāi)事故已發(fā)生多起。同時(shí)， 高分子材料在燃燒過(guò)程中， 經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生有毒氣體， 并伴隨著大量煙霧， 造成嚴(yán)重的空氣污染， 危害生物以及環(huán)境。因此， 高分子材料的阻燃問(wèn)題成為行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的重要問(wèn)題， 也是實(shí)現(xiàn)高分子材料可持續(xù)發(fā)展中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
高分子材料阻燃問(wèn)題的解決一方面可以降低高分子材料在應(yīng)用過(guò)程中的危險(xiǎn)性， 提高高分子材料的使用安全性， 從源頭上控制高分子材料的易燃問(wèn)題;另一方面， 發(fā)展環(huán)保阻燃高分子材料可以更好的解決高分子材料對(duì)環(huán)境的污染性， 實(shí)現(xiàn)高分子材料的綠色可持續(xù)發(fā)展。
2 高分子材料的阻燃方法
高分子材料的常見(jiàn)阻燃方法可歸類如下:
(1) 添加阻燃劑阻燃。添加阻燃劑阻燃是實(shí)現(xiàn)高分子材料阻燃的最主要方法， 具有成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)， 并且可以有效控制并調(diào)節(jié)高分子材料的易燃等級(jí)。阻燃劑通常是小分子化合物， 其常見(jiàn)的阻燃機(jī)理是抑制溫度的上升， 高分子材料發(fā)生燃燒的條件之一是溫度達(dá)到燃點(diǎn)。在高分子材料燃燒時(shí)， 阻燃劑發(fā)生相變等吸收大量熱量， 來(lái)抑制溫度的上升， 從而阻止高分子材料的進(jìn)一步燃燒。另外， 高分子材料發(fā)生燃燒的另外條件是充足的氧氣。因此， 部分阻燃劑的阻燃機(jī)理是釋放惰性氣體， 降低氧氣的濃度， 抑制燃燒的進(jìn)行。還有少數(shù)阻燃劑通過(guò)隔絕高分子材料的空氣環(huán)境或者使高分子材料發(fā)生碳化等實(shí)現(xiàn)高分子材料的阻燃。
但是添加阻燃劑的最大問(wèn)題是會(huì)影響高分子材料的力學(xué)性能、化學(xué)性能等， 從而會(huì)影響到高分子材料的加工性能以及實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)， 阻燃劑的選擇可能也會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染等問(wèn)題。阻燃劑的種類以及添加量等是利用阻燃劑實(shí)現(xiàn)高分子材料阻燃的關(guān)鍵所在。
目前常見(jiàn)的高分子材料阻燃劑包括:
a.鹵系阻燃劑， 例如四氯雙酚A、多溴二苯醚等， 是目前最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣泛的高分子材料阻燃劑， 成本較低、阻燃效率較高;
b.氮系阻燃劑， 例如改性的三聚氰胺氰尿酸鹽等， 利用隔絕空氣的作用實(shí)現(xiàn)阻燃;c.有機(jī)硅系阻燃劑， 例如三縮水環(huán)氧苯基硅烷等;
d.磷系阻燃劑， 例如二苯基磷酸酯等;e.膨脹型阻燃劑， 例如氮磷酸酯類等。
(2) 化學(xué)反應(yīng)阻燃。高分子材料的易燃特征從根本上來(lái)說(shuō)是由材料的組成元素或者基團(tuán)導(dǎo)致的。因此， 可以利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)改變材料的元素或者基團(tuán)組成， 從而改變高分子材料的易燃特性。這就是化學(xué)反應(yīng)阻燃的基本原理�；瘜W(xué)反應(yīng)阻燃通常利用化學(xué)反應(yīng)將具有阻燃特性的元素或者基團(tuán)引入到高分子材料的基本組成中， 在最大限度降低引入的元素或者基團(tuán)對(duì)材料基本性能影響的基礎(chǔ)上， 實(shí)現(xiàn)高分子材料的阻燃。常見(jiàn)的阻燃元素包括硅、硼以及部分金屬元素等。
(3) 表面改性阻燃。表面改性阻燃的基本原理與化學(xué)反應(yīng)阻燃相似， 不同之處在與表面改性阻燃的目標(biāo)是高分子材料的表面易燃特性， 對(duì)高分子材料的表面特性進(jìn)行阻燃改性， 例如引入一些具有阻燃特性的元素或者基團(tuán)， 實(shí)現(xiàn)高分子材料的阻燃特性。最大的優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)影響高分子材料內(nèi)部的基本性能， 可以有效降低改性對(duì)材料性能的影響。但是， 也存在著設(shè)備工藝復(fù)雜、成本昂貴等缺點(diǎn)， 限制了該方法在高分子材料阻燃改性方面的應(yīng)用。
(4) 合金化阻燃。合金化阻燃的基本原理是將高分子材料合金化處理， 加入一些具有較高阻燃性能的高分子材料， 輔助實(shí)現(xiàn)材料的良好阻燃性能。其最大優(yōu)點(diǎn)在于加入的具有良好阻燃性能的高分子材料可以與基體材料相容， 保持高分子材料的基本穩(wěn)定性， 可以較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)現(xiàn)高效率的阻燃效果。相比較添加阻燃劑的方法來(lái)說(shuō)， 合金化阻燃對(duì)高分子材料本身性能的影響較小， 可以較好的保持高分子材料自身的優(yōu)異性能。
(5) 納米復(fù)合阻燃。納米復(fù)合阻燃是近年來(lái)發(fā)展研究的一種新型高分子材料阻燃方式。納米復(fù)合阻燃的基本原理是將高分子材料實(shí)現(xiàn)納米化， 即改變高分子材料的基本粒徑尺度。該方法在應(yīng)用時(shí)具有一定的限制性， 適用范圍較窄， 但阻燃效果較好， 具有較大的應(yīng)用發(fā)展前景。
3 高分子材料阻燃的發(fā)展趨勢(shì)
高分子材料阻燃方法的選擇一方面需要考慮阻燃效率的高低， 保證較好的阻燃效果， 另一方面需要考慮阻燃方法對(duì)環(huán)境以及生物等造成的影響， 例如一些阻燃劑的加入雖然可以很好的實(shí)現(xiàn)阻燃效果， 但也會(huì)帶來(lái)一些環(huán)境污染等問(wèn)題。同時(shí)還需要注意到， 阻燃方法的選擇可能會(huì)影響到高分子材料本身的一些性能， 例如降低了高分子材料的加工性能、降低了力學(xué)強(qiáng)度等， 給高分子材料帶來(lái)一些負(fù)面影響。因此， 高分子材料阻燃的發(fā)展趨勢(shì)必然是在保證高分子材料基本性能的前提下， 可以較好實(shí)現(xiàn)阻燃效果同時(shí)保證具有較好的環(huán)保性能。這才是解決高分子材料阻燃問(wèn)題的最佳方式。
4 結(jié)語(yǔ)
高分子材料阻燃問(wèn)題的解決是保障高分子材料更好應(yīng)用的關(guān)鍵所在。目前， 高分子材料的阻燃方法較多， 其中， 添加阻燃劑、化學(xué)反應(yīng)阻燃以及合金化阻燃是發(fā)展較為成熟、應(yīng)用較多的高分子材料阻燃方式。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步， 更有效、更新穎的阻燃方式會(huì)逐漸增加， 不斷提高高分子材料的阻燃效率， 實(shí)現(xiàn)更好的阻燃效果。
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