王福兵(浙江萬盛股份有限公司)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，高分子材料越來越廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活之中。由于大部分高分子材料在高溫的環(huán)境下，容易發(fā)生燃燒，而其燃燒的熔融滴落物還可能會(huì)點(diǎn)燃其他易燃物，從而導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。因此，阻燃型高分子材料阻燃劑的研究成為材料學(xué)研究領(lǐng)域重點(diǎn)，從總體上來看，鹵系阻燃劑由于其在使用時(shí)具有煙霧量大、分解產(chǎn)物毒性大等弊端，正逐步被無鹵阻燃劑所取代。本文主要從金屬氧化物阻燃劑、無鹵膨脹型阻燃劑、有機(jī)硅阻燃劑和無鹵磷系阻燃劑的研究現(xiàn)狀及阻燃機(jī)理進(jìn)行了分析。

1.金屬氧化物阻燃劑

氫氧化鎂和氫氧化鋁在研究和使用的過程中被發(fā)現(xiàn)具有發(fā)煙抑制劑、阻燃劑、填充劑這三重功能。氫氧化鎂和氫氧化鋁都是填充型的無機(jī)阻燃劑，一般要求填充量達(dá)到50%以上才實(shí)現(xiàn)較好的阻燃效果，目前對(duì)填充型無機(jī)阻燃劑的處理工藝主要是超細(xì)化、表面改性處理、復(fù)配處理等三種方式。

2.膨脹型阻燃劑

無鹵膨脹型阻燃劑的主要成分是磷元素和氮元素。這種類型的阻燃劑具有較高的阻燃性，優(yōu)勢(shì)十分明顯，在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)熔融物滴落的現(xiàn)象，對(duì)于重復(fù)或者長(zhǎng)時(shí)間暴露在火焰中具有很好的抵抗性，被稱作是阻燃技術(shù)研究史上的一次革命。

無鹵膨脹型阻燃劑是由三個(gè)部分所組成。第一個(gè)部分是氣源，又被稱作是發(fā)泡源，它可以釋放出惰性氣體，屬于含氮化合物，例如聚磷酸胺、雙氰胺、三聚氰胺和尿素等；第二個(gè)部分是酸源，又被稱作是碳化促進(jìn)劑或者脫水劑，通常是無機(jī)酸化合物或者無機(jī)酸，例如聚磷酸胺、磷酸酯、磷酸銨鹽、硼酸、硫酸以及磷酸等；第三個(gè)部分是碳源，又被稱作是碳劑，主要是含碳量較高的一些碳水化合物或多羥基化合物，例如淀粉和季戊四醇及其三聚體、二聚體等。

無鹵膨脹型阻燃劑通過形成多孔的炭層對(duì)高分子材料起到阻燃作用。多孔的炭層同時(shí)能夠阻止因受熱分解所產(chǎn)生的氣體擴(kuò)散，并且阻止外部的氧氣擴(kuò)散到未發(fā)生裂解的高分子材料表面，使燃燒的高分子材料無法得到足夠的熱能和氧氣從而熄滅，這是典型的凝聚相阻燃原理。

3.有機(jī)硅阻燃劑

有機(jī)硅阻燃劑作為一種新型高效的無鹵阻燃劑，具有低毒、防熔滴的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有很高的環(huán)境友好度，是一種成碳型的抑煙劑。有機(jī)硅阻燃劑除了它優(yōu)異的阻燃性能以外，還能夠改善基材的耐熱性能和加工性能。有機(jī)硅阻燃劑發(fā)揮阻燃作用的方法是將有機(jī)硅阻燃劑直接加入到高分子材料之中，或者是將帶官能團(tuán)的聚硅氧烷鏈段加入到聚合物之中。有機(jī)硅阻燃劑發(fā)揮阻燃的功效是通過反應(yīng)生成裂解炭層，并且提高炭層的抗氧化性從而達(dá)到阻燃的目的。高分子材料加入了有機(jī)硅阻燃劑之后，有機(jī)硅阻燃劑會(huì)轉(zhuǎn)移到材料表面，從而在材料表面形成了有機(jī)硅阻燃劑的富集層。當(dāng)發(fā)生燃燒時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生無機(jī)隔熱隔氧的保護(hù)層，這樣既能夠阻止燃燒的分解產(chǎn)物擴(kuò)散到空氣中，還能夠抑制材料的分解，實(shí)現(xiàn)阻燃、抑毒和抑煙的目的。

目前，主要的有機(jī)硅阻燃劑包括聚硅硼氧烷阻燃劑和硅樹脂阻燃劑。聚硅硼氧烷阻燃劑是一種分子上包含B-O-B鍵、Si-O-B鍵以及Si-O-Si鍵的聚合物阻燃劑。當(dāng)聚合物中的硼元素通過化學(xué)鍵的形式與硅氧烷作用形成了共聚物，就實(shí)現(xiàn)了硼和硅在同一個(gè)分子鏈上的協(xié)同阻燃作用。硅樹脂阻燃劑則是以Si-OSi作為主鏈，通過在硅原子上連接有機(jī)基形成交聯(lián)型的半無機(jī)高聚物。當(dāng)硅樹脂分子的側(cè)基為氫鍵或者有機(jī)基時(shí)，則被稱作純硅樹脂。硅樹脂阻燃劑具有良好的電絕緣性、耐熱性和阻燃性，能夠被廣泛地使用。

4.無鹵磷系阻燃劑

磷系阻燃劑是阻燃劑中得一個(gè)重要分類，是一類除了對(duì)聚苯乙烯和聚烯烴等以外的聚合物都非常有效的阻燃劑，由于其具有價(jià)廉、持久、熱穩(wěn)定性好、低毒等特點(diǎn)，使之目前得到了廣泛的應(yīng)用。

4.1 無機(jī)磷系阻燃劑。此類阻燃劑包括了紅磷、磷酸銨鹽和聚磷酸銨等。

4.2 磷酸酯系列阻燃劑。磷酸酯系列阻燃劑是有機(jī)磷系阻燃劑的主要系列，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道，磷酸酯系列阻燃劑的種類達(dá)到數(shù)百種之多，其中又分可為非鹵磷酸酯和鹵磷酸酯兩大類。它們大多屬于添加型阻燃劑。磷酸酯的品種多，用途廣，但是由于耐熱性差，揮發(fā)性大，相溶性不理想。為此，開發(fā)高分子量的縮聚型磷酸酯成為無鹵磷系阻燃劑發(fā)展之必然。例如，美國(guó)Monsanto公司研發(fā)的phosgardzx C-20就屬于非揮發(fā)性阻燃劑。Stauffer公司研發(fā)的Fyrol99具有低揮發(fā)性，耐水耐溶性好等特點(diǎn)，被大量應(yīng)用于熱固性聚合物、纖維和紙張等材料中。

縮聚型磷酸酯是一類很有發(fā)展前途的阻燃劑，由于P-C鍵的存在，也使其化學(xué)穩(wěn)定性增強(qiáng)，具有耐水耐溶劑性，因此能夠得到更廣泛的應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)：無鹵阻燃劑以其出眾的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用到高分子材料的制造中，但是為了能夠更好地提高阻燃劑的性能，提高無鹵阻燃劑的阻燃效率，使無鹵阻燃劑在發(fā)揮作用時(shí)，不影響高分子材料的性能，包括電性能以及力學(xué)性能等，相信在各方研究機(jī)構(gòu)的潛心研究下，我們的無鹵阻燃劑將會(huì)有一個(gè)更高更好的發(fā)展。

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