高分子材料阻燃技术精选(九篇)

第1篇：高分子材料阻燃技术范文

与其他高分子材料相同，没有经过处理的聚氨酯，能在空气中燃烧，其极限氧指数为18.随聚氨酯材料的广泛应用，其火灾发生事故也较为频繁，聚氨酯材料的阻燃技术与安全性能越来越重要。

1.聚氨酯阻燃类型分析

现阶段，聚氨酯材料广泛应用，全球各大公司积极发展聚氨酯材料，各种新产品纷纷涌现。聚氨酯材料制备，具有良好的耐寒、耐热、隔油等性能，是保温、防震中不可或缺的原材料，在家电业、汽车工业中广泛应用。

1.1.现阶段，高分子材料主要通过以下方式获得阻燃性能

1.1.1.抑制降解与氧化技术

1.1.2.催化阻燃技术

1.1.3.消烟技术

1.1.4.冷却降温技术

1.1.5.接枝与交联改性

1.1.6.隔热碳化技术

1.2.聚氨酯阻燃方式可分为三种类型

1.2.1.在聚氨酯合成过程中，添加磷、溴、氯等元素，这种叫作添加型阻燃剂。

1.2.2.在有机多元醇或原料异氰酸酯上添加磷、溴、氯等元素，进一步获得本体阻燃泡沫，这种叫作反应型阻燃剂。

1.2.3.在聚氨酯材料中，积极加入耐热高基团，进一步提升材料阻燃性能。

2.聚氨酯阻燃机理探究

与其他塑料阻燃原理相似，聚氨酯材料通过使用阻燃剂，能有效提升自身分子的耐燃性能，进一步阻止其燃烧或者减缓其燃烧速度。如果使用阻燃剂，在塑料与火接触时，不会快速燃烧，一旦离开火源，就能迅速熄灭。

从整体上说，阻燃剂的作用机理非常复杂。但是，从根本上来说，阻燃剂就是通过某种方式达到阻止或切断燃烧的目的。本文从以下方面探究阻燃剂作用机理：

2.1.阻燃剂产物自身的脱水功效，使有机物进一步炭化，进而生成单质碳，在炭黑皮膜的影响下，很难引起火焰燃烧，起到阻燃效果。

2.2.阻燃剂分解，进一步在树脂表面覆盖一层保护膜，将空气隔离，产生阻燃效果。

2.3.阻燃剂分解成为HO，如果自由基连锁被切断，就会达到熄火目的。通过加入某些化学元素，能改变材料的分解速率。阻燃剂能进一步分解成为各种游离基，游离基会与分解物发生化学作用，降低燃烧能量。

2.4.阻燃剂能够分散或吸收燃烧热，进而减低聚合物自身温度，有效缓解燃烧与分解。

2.5.阻燃剂能够分解出氮气、氨气、二氧化然、氯化氢、水等不可燃气体，将燃烧区域的氧气与可燃性其他浓度冲淡，进而达到阻燃效果，其中，氮气的阻燃效果最好。

2.6.协同作用，大量实践证实，某些材料如果单独使用，其阻燃效果不理想。然是，多种材料协同运用，就会大幅度提升其阻燃效果。在含氮与含磷体系中，也会发生氮磷协同作用，进一步提升阻燃效果。从根本上来说，使用阻燃就就是通过中断热交换方式、凝聚相或气相阻燃方式实现的，上述方式共同组合成为一种复杂的阻燃过程。

3.聚氨酯材料的阻燃技术

3.1.添加型阻燃

添加型阻燃剂是通过直接添加阻燃剂这种物理方式，在聚氨酯基体中分散。一般将阻燃剂分为无机与有机两种，无机添加剂主要包括硼酸盐、磷酸铵、氢氧化铝等，有机添加剂主要包括氯化石蜡、磷酸酯等。无机阻燃剂具有高效、低烟、无毒等特性，对环境影响比较小。这种阻燃剂多为固体阻燃剂。我国现阶段88%的阻燃剂含卤，对于无机阻燃剂的应用比较小。这主要是因为，与固态阻燃剂相比，液体阻燃剂对聚氨酯性能影响比较小。在添加型阻燃剂应用过程中，不可避免的存在一定问题。在高分子基体中，阻燃剂的界面性、相容性等问题。同时，阻燃剂的应用量，也会影响材料性能。阻燃剂的用量以及种类不同，其对于聚氨酯材料密度与阻燃性影响也不相同。现阶段市场上应用最广泛的还是卤化或者含磷添加剂，这种添加剂虽然阻燃效果好、价格低廉，但是，在实际使用过程中，会散发有害气体，造成人体损伤。

3.2.反应型阻燃

反应型阻燃指的是在异氰脲酸酯或聚醚多元醇分子中添加阻燃元素，从而，使得聚氨酯材料含有较多的阻燃元素，进一步起到阻燃效果。西方等国家研究人员，将二溴与三溴取代新戊醇这两种物质作为阻燃剂，将他们积极引入氨基甲酸酯当中，相比于无阻燃聚氨酯，其产物具有更加紧凑的结构，能够进一步延迟点燃塑料的时间。研究人员还将2-丙烷醇与3氯-1引导聚合物主链上面，通过这种方式延缓了聚氨酯固化时间。与此同时，其产生的结晶水与二氧化碳通过稀释与冷却作用，使聚合物远离火焰区，进一步将热能切断。从整体上来说，反应型阻燃剂具有毒性小、稳定性高等优势，而且，其对高聚物的影响程度很小，是一种比较满意的阻燃剂。但是，反应型阻燃及的加工工艺与操作工艺很复杂，其在实际的应用中尚未普遍。

3.3.提高分子耐热性能

材料分子结构与材料燃烧能力两者之间有非常密切的关系。大量研究资料证实，如果分子结构中有卤素和芳杂环，那么，其氧指数就会升高。比如说，聚乙烯氧指数为17.4，基酰亚胺氧指数为42.0，聚四乙烯氧指数为95.0.结合这一研究结果，可以在分子中通过添加基团方式，提高分子耐热性能。也就是说，在不改变聚氨酯各项性能前提下，积极引进芳杂环与基团，全面提高其耐热性能。异氰脲酸酯发烟量小、阻燃性能高、成本比较低，已经在西方等国家获得了成功，并已经开始生产大规模的异氰脲酸酯泡沫。无卤化是人们一直以来的追寻目标，但是，卤阻燃材料有着自身优势，而且，其在阻燃领域中的重要位置，因此，在较长的一段历史阶段中，卤性材料的应用价值依旧比较广泛。

4.结语

综上所述，本文针对聚氨酯阻燃类型、阻燃机理开始入手分析，从三个方面添加型阻燃，反应型阻燃，提高分子耐热性能，详细探究了聚氨酯材料的阻燃技术，随着聚氨酯材料应用范围的不断扩大，对其阻燃性能要求将会大幅度提升。

参考文献：

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第2篇：高分子材料阻燃技术范文

引言

皮革制品是与人们生活密切相关的日用消费品，皮革不仅要有良好的外观、自然的光泽、细腻的质地、柔软的手感，还必须具备一定的阻燃性能。因此，为了确保皮革制品在火灾事故中具有高度的安全性，开发具有一定阻燃性能的皮革势在必行。皮革是一种具有独特结构的天然高分子材料，其内部存在的大量空隙，为空气的进入以及流通提供了便利条件;同时原料皮在生产过程中所经历的各种工艺操作，均会对皮革制品的燃烧性能产生不同程度的影响。目前，已报道的与皮革阻燃技术相关的研究主要包括2大类:(1)皮革生产过程中相关工艺对皮革阻燃性能的影响，如复鞣［1］、加脂［2］、涂饰［3－4］等;(2)皮革生产过程中添加阻燃剂［5－6］对皮革阻燃性能的影响。本文即对皮革加工工艺和添加阻燃剂对皮革阻燃性能的影响进行了综述，并对近些年来出现的皮革阻燃新技术如复配技术、纳米技术及微胶囊化进行了介绍和展望。

1复鞣剂对皮革阻燃的影响

皮革制品是经一系列加工处理而得的，在加工过程中许多加工助剂如复鞣剂、加脂剂等引入到皮革中，并有涂饰剂被附着在皮革表面，这些材料均可能降低皮革的阻燃性［7］。陈高明［8］发现:采用不同有机复鞣剂，都会不同程度地降低皮革的抗燃性。如果复鞣剂起始分解温度和极大热失重温度比铬鞣革发生明火燃烧温度低，在遇火时，复鞣剂就迁移并先于胶原分解产生可燃气体，或增加可燃气体浓度而引起燃烧，从而降低了皮革的抗燃性。段宝荣等［9］研究了5种不同类型的鞣剂(醛鞣剂、植物鞣剂、合成鞣剂、三聚氰胺和丙烯酸鞣剂)对皮革抗阻燃性的影响。利用氧指数法和垂直燃烧法检验皮革燃烧所得的氧指数和有焰燃烧、无焰燃烧时间，通过检测经复鞣后皮革的抗燃性，得到各鞣剂的抗燃性能依次如下:有机磷FCC＞改性戊二醛＞合成鞣剂＞ReluganD＞荆树皮栲胶＞丙烯酸鞣剂(BMR)。

近年来，越来越多的新型复鞣剂被开发出来，新型鞣剂不仅具有阻燃效果还具有良好的复鞣填充性能，越来越受到人们的重视。李立新等［10］以氧氯化磷、季戊四醇和三聚氰胺为原料，合成了2，2－羟甲基－1，3－丙二基双磷酸二氰酯三聚氰胺盐，采用甲醛和助剂对其改性，获得了无色透明、稳定性好、水溶性好，既具有高效阻燃性又具有良好的复鞣填充性能的新型多功能的季戊四醇二氢酯羟甲基化三聚氰胺树脂鞣剂产品，产品结构式如图1所示，并对它在皮革上的应用性能、阻燃机理和鞣革用机理进行了初步研究。段宝荣等［11］采用自由基聚合法合成了一种苯乙烯/马来酸酐/丙烯酰胺(St/MA/AA)三元共聚产物，用乙二醛、三聚氰胺依次对该产物进行改性，制得一种具有阻燃性能的新型氨基树脂复鞣剂，并用于皮革的加工中，可使皮革达到难燃水平。另外他们还合成了一种戊二醛－季戊四醇改性氮磷阻燃复鞣剂［12］等，也具有很好的阻燃效果。

2加脂剂对皮革阻燃的影响

加脂剂是影响皮革阻燃性的一个重要因素，使用加脂剂进行加脂处理后，发现皮革的抗燃性会明显下降［13］。加脂剂与皮革胶原纤维形成牢固结合的可能性，相对于复鞣剂与皮革胶原纤维的结合可能更低，在加热过程中更易迁移至皮革表面，直接成为燃料，从而增加了皮革的易燃性。油脂对皮革可燃性的影响主要决定于油脂本身的挥发性、燃点和燃烧热等因素。曹向禹等［14］选择了几种常用加脂剂与豆油脚磷酸酯加脂剂作了加脂后的阻燃性能比较。结果表明:随着油脂含量的增加，各种类型的油脂都不同程度地降低了对皮革的阻燃性，加脂后皮革燃烧的容易程度为鱼油＞菜籽油＞磷脂＞SCF加脂剂＞豆油脚磷酸酯，豆油脚磷酸酯的阻燃性能较好;并初步探讨了豆油脚磷酸酯加脂剂用于皮革阻燃的机理，其机理为:在皮革受热分解之前，豆油脚磷酸酯已开始分解，在分解的过程中释放一些不燃性物质，如能产生阻燃作用的磷酸等酸源，该酸能使含碳化合物碳化，形成炭化层，该炭化层可以阻止热量向皮革内层传递，降低皮革进一步燃烧的可能性，起到阻燃效果。王全杰等［15］也分析了5种加脂剂不同用量对皮革阻燃性能的影响，试验结果表明:5种加脂剂都有降低皮革氧指数的作用，增加了皮革的可燃性。

3涂饰剂对皮革阻燃的影响

涂饰操作在皮革表面会形成一层保护膜，涂饰剂的燃烧点比皮革的燃烧点要低，在受热的情况下，涂饰剂会首先燃烧，释放的气体将起到气相阻燃的功能，所以涂饰操作能提高成革的阻燃性能。但是不同类型、不同涂层的涂饰剂对成革的阻燃性能的影响也不同。段宝荣等［16］在优化阻燃皮革工艺的基础上，选用4种成膜剂:丙烯酸树脂、聚氨酯、硝化纤维、乳酪素涂饰于皮革中，研究其对皮革阻燃性的影响。综合垂直燃烧指标和氧指数指标发现，4种成膜剂中，硝化纤维和酪素的皮革抗燃性较好，其中硝化纤维抗燃性最好，但是与空白样相比较，都降低了皮革的抗燃性，聚氨酯和丙烯酸树脂分别排列其后;经聚氨酯涂饰的皮革在燃烧过程中，伴随着大量烟雾的放出，烟密度很大;硝化纤维有焰燃烧时间长，但发烟量小，酪素与丙烯酸树脂的烟密度相差不大。

4添加阻燃剂

皮革阻燃技术要实现大的突破，皮革阻燃剂的研究开发是关键。目前国内外对皮革专用阻燃剂的开发研究还不多，仅有科莱恩、希伦塞勒赫、德瑞几家公司有一两种适合皮革特点的阻燃剂，远远满足不了皮革行业的需求［17］。按照化学组成，阻燃剂可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂;按照阻燃剂与基材的关系，可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。结合皮革的特点，优良的皮革阻燃剂须具备以下几点［18］:具有足够的热稳定性，阻燃效率高，与皮革吸附结合性能好，无毒或低毒、无烟，加入阻燃剂后不影响皮革的各项理化指标，产品成本低。从这些条件来看，卤素、硼系、磷系、镁铝氢氧化物较适合于皮革阻燃。其中卤素阻燃剂燃烧时会产生有毒气体，不符合阻燃剂的环保要求，已不适应阻燃皮革的发展趋势［19］。另外，由于皮革的加工操作大多是在水中进行的，因此，所选的阻燃剂必须是水溶性的，应尽可能是反应型的阻燃剂，并且添加阻燃剂后皮革制品的各种理化性能不能降低。

国外对皮革阻燃技术研究较早，KadirDonmez等在1992年曾采用不同阻燃剂和不同阻燃剂使用方法，对皮革的阻燃性能影响进行了研究［20］。Mohamed.O.A等［21］在醚化羟甲基三聚氰胺(etherifiedmethylolatedmela-mine，EMM)存在下，用PyrovatexCP阻燃剂(N－羟甲基－3－(二甲氧基膦酰基)丙酰胺)对皮革进行阻燃处理，EMM和PyrovatexCP的化学结构式如图2所示，并讨论了PyrovatexCP阻燃剂对皮革氧指数、热性能及机械性能的影响，结果显示:PyrovatexCP阻燃剂处理的皮革的氧指数和分解温度，较未处理皮革都有一定程度的提高。我国阻燃皮革的研究起步较晚。国内最早研究阻燃性皮革的是陈高明［8］，他选用比较有代表性的硼系、磷系、卤系等阻燃剂施加于皮革中，结果发现:加入阻燃剂后，皮革的阻燃性都有较大幅度的提高。此外，段宝荣等［17］选用市场上效果较佳的8种阻燃剂，以不同用量比施用于皮革生产过程中，研究其对皮革氧指数、垂直燃烧以及烟密度的影响。各种阻燃剂施加于皮革中，均能较好地提高皮革氧指数，其中FK－108B、硼砂－硼酸(7∶3)、APT可使皮革氧指数有较大幅度的提高，在增加皮革柔软度方面，APT较FK－108B和硼砂－硼酸(7∶3)效果更明显，而PES和磷酸二氢铵虽能较好地提高皮革的氧指数，但是与此同时却出现了传统阻燃剂导致皮革手感差、粒面粗糙的缺陷问题，同时也降低了皮革的柔软度。

现有的应用于皮革阻燃的阻燃剂大多来自于其它行业，如塑料、化纤、纺织等行业的阻燃剂产品。相对于合成高分子材料，由于皮革制品的特殊性，这些阻燃剂对皮革制品的理化性能都会有不同程度的负面影响，比如，皮革柔软度降低、粒面粗糙、皮重增加过大等，因此必须研究和开发适用于皮革制品的专用阻燃剂。王全杰等［22］利用季戊四醇、磷酸、三聚氰胺合成了一种笼状磷酸盐，并对其用甲酸、亚硫酸氢钠改性，发现该阻燃剂具有很好的膨胀率、热稳定性和剩炭率，皮革经阻燃处理后，其物理性能、氧指数均有所提高，且无焰时间短，显示出良好的阻燃效果。四川大学的郭文宇等［23］介绍的四羟甲基季鏻盐及其缩合物(THPS)既有鞣剂作用，又是一种低毒、交联性能强的高效阻燃剂，用于制革中作为助剂已初见端倪。THPS同胶原的鞣制作用实质上是属于醛鞣反应，THPS同胶原中氨基的反应活性比较高，同胶原交联链较短，刚性较强，因而同皮胶原的结合应该比较牢固，所形成的化学键也比较稳定，反应机理见图3。

5复配技术

利用复配技术，可发挥多种阻燃剂的各自优势，如将卤系、磷系、硼系、硅系等阻燃剂进行复合，制备出的阻燃剂具有更优异的阻燃性能。另外，氮－磷及卤、氮、磷也具有很好的复配协和性，合理的复配能增强其对皮革制品的协同阻燃效果。段宝荣等［24］利用亚磷酸二甲酯与丙烯酰胺在甲醇钠的催化作用下反应，制得中间体3－二甲氧磷酰基丙酰胺后，再利用中间体与环氧氯丙烷反应，从而将氮、磷、氯3种阻燃元素进行复配，合成出具有阻燃性能的氮－磷－氯皮革阻燃复鞣剂，产物结构式如图4所示，并将该合成的阻燃复鞣剂施加于皮革复鞣工段，试验发现，所得皮革制品的阻燃性能比未施加阻燃复鞣剂时有显著提高，且所得制品在感官指标和力学方面，均比未施加阻燃复鞣剂的皮革有显著提高。

6纳米复合材料

由于纳米材料具有高韧性、高轻度、极强的吸湿性、抗菌性等优点，因此纳米技术必将为皮革工业带来勃勃生机。目前，已经有利用纳米氧化物、无机或有机纳米粒子鞣制皮革的试验报告。纳米粒子的表面效应、量子尺寸效应，使得此种材料的耐热性和阻燃性大大提高。因此，纳米复合功能型阻燃剂是阻燃材料发展的一种新的途径。这种有机/无机纳米复合阻燃剂，不仅可以达到很多使用场合要求的阻燃要求，而且能赋予聚合物基体优异的性能，如抗静电、防紫外耐老化、抗菌防霉、分解有机毒物等，具有广阔的发展前景。李靖等［25］用三聚氰胺、双氰胺、磷酸、纳米MMT(天然蒙脱土)或OMMT(有机改性蒙脱土)为原料，合成了具有良好阻燃性能和复鞣性能的新型蒙脱土－氨基树脂纳米复合材料，并选用了4种阻燃材料，对猪蓝湿革进行处理，结果表明:4种阻燃剂均能明显提高革样阻燃性能，并且使革样无焰燃烧时间降低为零。阻燃剂的使用对革样的抗张强度、撕裂强度、断裂伸长率及收缩温度影响不大，但使革样的厚度增加，粒面更平细、紧实，革身丰满度和柔软感加强。

7微胶囊技术

微胶囊技术是指利用天然或合成高分子材料，将活性物固体、液体或气体包覆形成微小粒子(粒径从几纳米到几百微米的核－壳结构的微小容器)的技术。微胶囊化的方法有相分离法、聚合反应法、物理及机械法等。相分离过程又叫凝聚过程，有单凝聚和复凝聚;聚合反应法分为界面聚合法、定位聚合法和悬浮交联法;物理及机械法主要是通过微胶囊壳材料的物理变化，采用一定的机械加工手段进行微胶囊化，如溶剂蒸发或溶液萃取、喷雾干燥法等。微胶囊技术的本质就是在芯材表面包覆上一层高分子材料，或改变其物理性质，或使不相容物质隔离，或改变其表面性质增大与其他物质的相容性［26］。

鉴于有些阻燃剂由于表面性质与皮革存在差异，导致其与皮革蛋白的相容性差，结合不牢，不耐水洗。用合适的高分子材料对阻燃剂进行包覆，将大大改善其与皮革的相容性，增大与皮革蛋白的结合度，从而提高皮革制品的阻燃性。赵维等［27］采用种子乳液聚合法，使有机硅氧烷种子乳液与丙烯酸酯类单体进行聚合反应，然后利用有机硅改性丙烯酸树脂对纳米双羟基复合金属氧化物(LDH)在一定范围内进行包覆，通过对条件的优化获得粒度较小的稳定的有机硅改性丙烯酸乳液，制成的皮革涂饰剂具有优异的阻燃性、较高的强度和韧性。

8皮革阻燃技术的研究趋势

当今国内外阻燃技术的发展趋势对皮革阻燃剂的性能要求越来越高，皮革阻燃技术的发展主要在于皮革专用阻燃剂的研究开发和皮革加工工艺的优化。

(1)无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂是皮革阻燃技术的发展方向。

(2)优化皮革加工工艺。在皮革生产中通过筛选出能提高材料阻燃性能的化学品来使皮革达到一定的阻燃性，而不必另行施加阻燃剂，该法的优点在于不增加皮革加工的成本，但由于筛选出提高皮革抗燃性的化学品，所制成的皮革手感、丰满性、柔软性、弹性部分或全部都会降低，因此如何解决提高抗燃性与保持皮革良好理化性能这一矛盾，则是解决皮革阻燃的难点。

(3)多功能皮革助剂的开发。开发既有阻燃性能又有复鞣、加脂、涂饰作用的多功能皮革助剂。这种皮革助剂既可保证皮革具有良好的理化指标，同时又可提高阻燃性能，属于一举两得的方法。

第3篇：高分子材料阻燃技术范文

关键词： 膨胀型阻燃剂 阻燃机理 协同效应

近年来，随着人们环保意识增强和对塑料阻燃性能要求的提高，聚烯烃塑料阻燃技术面临新的挑战。传统的卤素阻燃聚烯烃在燃烧时会产生有毒、腐蚀性气体和大量烟雾，存在很大安全隐患。无机填料阻燃剂则需要较大的添加量才能达到较好的阻燃效果，且很大程度上影响了塑料的力学性能。新一代无卤膨胀型阻燃剂（IFR）应运而生，成为近年来的阻燃领域的研究热点。目前，国内外对高效膨胀型阻燃剂的研究开展了大量工作，并取得一定成果。

一、膨胀型阻燃剂的组成、作用机理

膨胀型阻燃剂通过膨胀过程实现聚烯烃的阻燃，主要由三部分组成，分别是酸源（脱水剂或炭化促进剂）、炭源（成炭剂）和气源（发泡剂）。酸源一般为无机酸盐和无机酸酯类，主要有磷酸铵盐、磷酸酯、硼酸盐和硅酸盐，起到促进多羟基化合物的脱水炭化的作用。炭源主要是一些含碳量高的多羟基有机化合物，如季戊四醇、山梨醇、淀粉和含有多羟基的树脂等，是形成炭化层的物质基础。气源一般为含氮的多碳化合物，如尿素、三聚氰胺、双氰胺等，能在适宜温度下分解并释放惰性气体（NH3、CO2、H2O等），促进膨胀多孔炭层的形成[1]。

膨胀型阻燃剂的凝聚相阻燃机理得到普遍认同。多孔泡沫炭质层的形成经历以下过程：①在较低温度下，酸源释放出能酯化多元醇并能作为脱水剂的无机酸，如磷酸或偏磷酸；②在稍高的温度下，无机酸与多元醇发生酯化；③体系在酯化反应前或期间开始熔融；④酯化反应产生的水蒸气和气源分解的不燃气体使熔融体系发泡膨胀；⑤反应接近终止时，体系开始胶化和固化，最终形成蓬松多孔的泡沫炭层。炭质层的形成，减少了聚合物进一步降解并释放可燃性气体的可能性，同时隔绝了外界氧的进入，从而在相当长的时间内对聚合物起阻燃作用。

二、膨胀型复合阻燃聚烯烃的研究进展

膨胀型复合阻燃聚烯烃主要通过不同氮磷阻燃剂（磷酸盐、多元醇和含氮化合物）间的复配，并以一定配比填充聚烯烃实现阻燃效果。目前，膨胀型阻燃体系尚存在一些不足之处，表现在：⑴相容性差；⑵易吸湿，⑶阻燃剂的起始分解温度较低，热稳定性较差。因此，研究一些新的处理方法是促进膨胀型阻燃剂在实际应用的重要手段。主要的改性处理技术包括表面改性、微胶囊化、超细化、协同阻燃等等。

1.表面处理技术

通过各种表面改性剂与膨胀型阻燃剂颗粒表面的化学反应，改善阻燃剂与聚合物基体之间的相容性，有利于阻燃剂在基体中的分散，提高阻燃剂的综合性能。采用微胶囊化技术对膨胀型阻燃剂进行包裹改性，不仅可以改善膨胀型阻燃剂的吸潮性，而且改进膨胀型阻燃剂与基体的相容性，防止有效的阻燃成分在阻燃系统内的迁移，从而达到提高阻燃材料性能的目的。

曹芳等[2]以三聚氰胺（MEL）表面包覆的方法对聚磷酸铵进行改性，改性后的MAPP吸湿性降低，热稳定性及与基料之间的相容性有所提高。将MAPP与PER复配成IFR阻燃PP，当IFR用量为25%时，LOI已超过30%，阻燃级别已达UL94 V-0级。

Marosi Gy等[3]用三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化APP，与未处理的APP 相比，胶囊化的APP 水溶性由25℃的8.2 %和60℃的62%分别降至0.2%和0.8%。

2.超细化技术

阻燃剂及协效剂的超细化、纳米化不仅不会降低材料的机械性能，而且还能对刚性粒子起增塑、增强作用；另外，纳米化使其表面积增大而增强了阻燃效果。

李艳涛等[4]将合成的一种三嗪成炭剂与APP 及纳米金属氧化物复配成IFR阻燃PP，结果表明纳米金属氧化物与IFR之间都有极强的协效作用，当IFR 总量固定在20%，纳米金属氧化物在PP 体系中添加量只占0.2%时，就能将UL-94 阻燃等级由无级别提高到V-0 级。在氧化物添加量为1%时PP 体系阻燃性能最优，氧指数最高达35.0%。

马志领等[5]研究了纳米蒙脱土（nano-MMT）阻燃聚丙烯的协同作用，结果表明，由于nano-MMT 具有良好的隔质和隔热作用，在一定程度上阻止了片层间分子链的热分解和运动，有显著的阻燃抑烟效果，加入质量分数为4%的nano-MMT不仅克服了阻燃体系熔滴的缺点，还有利于提高材料的拉伸强度。

3.协同阻燃技术

膨胀型阻燃体系的协效剂，可分为成炭协效剂（如纤维素、聚酰胺（PA）等）和催化协效剂（如金属氧化物、沸石、铝硅酸等）两类。成炭协效剂的添加有利于残炭量的增加，使炭层增厚，其添加量一般都在5%以上。催化成炭剂在膨胀阻燃体系中主要是催化含磷阻燃剂分解为磷酸或偏磷酸等，使其与聚合物降解过程中的中间产物酯化，从而提高体系燃烧时的成炭量，添加量低于5%。不同协效剂的协同作用机理尚待研究。

Atikler等[6]将硬硼酸钙石作为APP/PER 体系FR-PP 协效剂，当总加入量为30%（其中含65%APP， 28% PER 和7% 硬硼酸钙石）时，体系的LOI 为40.3%。

M.A. Hassan等[7]将亚铁、钴和锌的高分子螯合物应用于高岭土阻燃的聚丙烯体系，结果表明亚铁的高分子螯合物具有最佳协同效果，能使HRR 减少60%，发烟量减少50%。

4.“三位一体”技术

“三位一体”就是将炭源、酸源和气源组合在一个阻燃剂分子上。该IFR 阻燃塑料最突出的特点是有效降低了吸湿性，提高了热稳定性。但是由于该类大分子物质中各组分的配比固定，不同塑料所需要的最佳配比不同，有待进一步研究和完善。

王雪峰等[8]以双季戊四醇/多聚磷酸/五氧化二磷和三聚氰胺为原料，合成了膨胀型环状类磷酸酯蜜胺盐阻燃剂，使阻燃PP 的热稳定性提高，阻燃剂添加40 份时，LOI 可达33.6%。

另外，将阻燃剂单体与聚合物接枝共聚，可以消除阻燃剂和聚合物的相容性问题，也是膨胀型阻燃体系的重要发展方向。

三、结语

膨胀型阻燃剂由于具有优良的阻燃性能，且在燃烧时具有低烟、低毒、无腐蚀性气体等优点，符合未来阻燃剂的研究开发方向，因而具有广泛的发展前景。随着理论研究的深入和改性技术的进步，高效环保的膨胀型阻燃剂必将成为塑料阻燃领域的一大亮点。

参考文献

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第4篇：高分子材料阻燃技术范文

关键词:幕墙保温体系;聚氨酯;防火措施

中图分类号:D631文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)12-0107-02

近两年,国内建筑节能领域连续发生了几起影响较大的火灾事故,如央视大厦、济南奥体中心等,而引发事故的燃烧物大多为苯板和聚氨酯等保温材料,这引起了业内人士对保温材料防火要求的再认识,相关部门也开始着手对行业标准进行修订,最典型的莫过于公安部消防局正在修改《高层建筑民用防火规范》、《建筑设计防火规范》两个消防标准。随着经济的高速发展,特别在我国南部沿海地区,石材幕墙的应用呈井喷式涌现。而针对石材幕墙的要求,聚氨酯材料无可争议的成为首选,但是一旦发生火灾,相对密闭的玻璃幕墙会产生“烟囱”效应,后果严重。

以下,我们就针对聚氨酯幕墙保温体系中的防火措施做如下几个方面的探讨:

一、规范施工过程是预防工程建设过程中事故的首要措施

从上述几起事故中可以看出,有的是操作人员违规作业造成事故的发生,有的是在建筑物交付使用后的不当使用诱发事故。那么我们就应当先从施工管理入手,避免工程建设中事故的发生。

幕墙保温工程中,电焊明火作业是最大的火灾因素。在施工中,应当建立这种观念:在聚氨酯保温层上进行明火作业等同于纵火,因此严格管理是确保工程安全最关键的因素。在项目进场施工之初,应组织进行技术交底、制定详细的防火措施并明确责任主体,合理安排钢架等与保温之间的交叉作业,尽量避免保温层上的二次明火作业,对违规行为要进行严格处罚。如果局部由于钢架等作业无法避免,则必须备有防火器具和管理人员监督作业。在施工过程中,必须采取此类严格的措施,才能保证工程顺利进行。

二、提高保温材料防火性能,坚决杜绝不合格产品

1.为了降低成本和增加出方量,有些项目减少阻燃剂的使用量甚至不加阻燃剂,使聚氨酯变成未经阻燃处理的材料,很容易由于很小的诱因即导致火灾的发生。所以在施工之前,首先应明确其原材料的安全可靠性,避免由于追求过低造价给工程造成隐患。现阶段,关于聚氨酯阻燃性能指标可参照国家《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》。

2.但应该指出的是:在火灾事故中对保温材料过度苛

责,也是不客观的,会导致因噎废食。央视大楼火灾后,在第五届国际智能、绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与产品博览会会上,住房和城乡建设部建筑节能与科技司表示:央视大火不能简单怪罪于着火楼体的保温材料。央视着火大楼外保温材料采用的苯板的确属于易燃材料,但是经过隔离和施工处理,不会成为火灾的导火索,所以使用苯板本身没有错误。现阶段,高效保温隔热功能的材料主要有聚苯乙烯、聚氨酯、酚醛、聚乙烯等高分子发泡材料。作为墙体的保温隔热层,未经阻燃处理的普通聚苯乙烯和聚氨酯被划定为易燃材料,阻燃的聚苯乙烯和聚氨酯发泡材料被划定为可燃或难燃等级。

3.根据上述观点,很多专业人员提出疑问,即是否在现有的技术条件下可以通过过多的提高保温材料的阻燃性能指标来提高防火性能,但本文认为,在目前技术条件下,不能过高的要求保温材料阻燃指标,只要其燃烧性能满足施工过程的防火安全性要求就可以了。因为对于目前常用的发泡高分子有机保温材料,单纯的提高其阻燃性能是一把双刃剑:它不仅仅带来工艺材料成本的提高,显而易见其阻燃剂的毒性,也会对人的生命构成极大的威胁。

4.有专家指出,未来提高聚氨酯材料的阻燃性能有两个方法:(1)在材料中添加新型阻燃剂。目前国内用的较多的是卤素和磷系阻燃剂,在燃烧中存在二恶英的排放,增加了烟气的毒性。如果采用纯磷系阻燃剂、无机纳米复合阻燃剂等品种,使聚氨酯材料达到难燃、低毒、低烟的效果;(2)发展本质型阻燃产品。在聚氨酯分子链中引入耐温基团结构,如芳茎聚酯多元醇,利用催化剂使分子链生成聚异氰脲酸酯、聚酰亚胺基、巨聚恶唑酮结构等。这些均为耐高温性的聚合物,可提高聚氨酯材料的耐燃性。与常规阻燃性聚氨酯材料相比,本质型聚氨酯不存在阻燃剂挥发、溶出、迁移等问题,阻燃效率高和持久。特别是在这种高聚分子中同时引入多种阻燃元素,可产生分子内协同阻燃效应,这比添加多种阻燃剂物理混合所产生的阻燃效果更好。现在聚氨酯原材料生产厂家正努力提高标准,世行组织也出台政策,对应用新型无害保温材料的单位予以奖励进行支持。

三、增强外墙保温体系的构造是提高抗火能力的关键

1.建筑外墙保温体系的防火安全性能主要涉及两个问题:一是体系能否被点燃,对保温材料的燃烧性能提出了要求,也就是上面论述的问题;二是整个体系是否具有传播火焰的能力,也就是说不论在施工或是在使用过程中,如何弱化火灾发生时的危害性,这就从保温体系的构造上提出了抗火能力的要求。

2.现行的各种规范标准对幕墙聚氨酯保温体系的防火构造还没有明确要求,我们可借鉴其他保温材料和国家建筑设计防火规范等的相关条款,在理论上模拟出一套最为安全的构造体系――防火隔离带和抹面层的共同应用。

3.聚苯乙烯燃烧的特征是:收缩、融化、燃烧;聚氨酯泡沫是:燃烧碳化。针对聚氨酯材料的燃烧特点,我们可以参照聚苯乙烯板材的防火隔离带做法:即首先将门窗口用保温材料做口,宽度60cm,以增加门窗口的防火性,减少室内火舌对外墙临近窗口保温层部位的“舔舐”。再根据具体情况按垂直方向每隔三层用保温浆料设置一道防火隔离带,隔离带在水平方向的长度应是建筑物水平通长,位置应设置在上下窗间,高度宜等于上下窗距,如上下窗距小于90cm,则除了按窗槛墙的高度,做保温浆料防火隔离带外,还应在下窗的上檐增设挑出宽度不小于70cm的不燃烧体水平挑檐。

4.在建筑外保温体系中,保温隔热层和抹面层属结构叠加构造,保温材料本身可视为匀质的,复合抹面层后其体系材性成非连续的改变,是非匀质的,可视为结构复合型材料或构造。从防火安全性能上讲,这种结构复合型保温构造能提高能提高整个体系的抗火能力,因为一旦发生火灾时,抹面层能缓解燃烧速度,减少燃烧范围。

5.上述措施理论上比较完美,但也有其不足之处,实施起来难度较大:(1)隔离带设置面积在整个保温体系中比重较大,弱化了聚氨酯材料使用的初衷;(2)隔离带保温砂浆如果要达到和聚氨酯同样的节能效果,势必大大增加其厚度,可能会对钢架安装产生影响;(3)窗口部位是防水薄弱的环节,如单纯应用浆料中的保温层,防水问题无法解决,如保温层上采用复合抗裂砂浆和网格布达到防水抗裂效果,则工艺复杂,工期较长;(4)抹面层设置问题。针对目前国内发生的一些特大火灾,目前公安部已加快了《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》两个消防标准的修订工作。其中《高层民用建筑设计防火规范》拟新增加条款规定:当采用可燃性泡沫塑料作外墙保温材料时,泡沫塑料所有暴露表面均应采用厚度不低于10mm的不燃性材料作保护。因为相关实验表明,在火灾发生时,低于10mm抹面层对于缓解燃烧速度,减少燃烧范围的能力较低,所以要求在10mm以上的抹面层。这一标准的修订将对聚氨酯材料在高层建筑的应用产生重大影响。聚氨酯业内人士指出,实际建筑施工技术和成本是难以达到这一规定的,现在一般的外保护层厚度只有5mm左右。因此,处于成本的考虑,很多的建筑商将难以考虑用聚氨酯做保温材料了。如果从技术层面探讨抹面层的问题,可以发现:聚氨酯喷涂成型后,对其他物质的亲和性并不好,最好使用聚合物砂浆做罩面,而聚合物砂浆厚度超过5mm时一定要应用耐碱玻纤网格布,否则极易开裂、脱落。但钢架分割的墙体又不可能应用网格布。现在在聚氨酯保温层上进行抹面处理的材料大多为略有粘性的、类似于普通界面砂浆的材料,其最大的作用是在施工中避免由于明火作业引发事故。但时间略长,即会产生大面积龟裂甚至脱落现象,并且由于自身厚度过低,对于在建筑物使用过程中的防火问题并没有实质性帮助。但是这种做法对于在施工过程中产生的火灾隐患作用还是比较明显的。

6.现在围绕着外保温防火构造问题,专家及各部门之间看法并不统一,争论仍将延续,中国塑料加工工业协会聚氨酯制品专委会目前就表示,经过聚氨酯专委会多次与公安部规范修订组的沟通,目前修订组已经打算部分修订原计划的指标。如将原修订的保温材料燃烧烟密度指标小于等于25拟改为70,使聚氨酯制品通过技术努力提高防火安全性能后,有望深入建筑节能领域。

四、结语

第5篇：高分子材料阻燃技术范文

【关键词】氢氧化镁；阻燃剂；改性

1. 引言：

随着社会经济的迅速发展，人们对环保和消防安全日益重视，防火材料得到了极大的发展。高效率的阻燃剂对降低火灾的危害起到了很大的作用，但同时传统的卤系阻燃产品在燃烧时产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性气体，妨碍救护及人员疏散，导致二次灾害发生。因此，卤系阻燃产品的应用受到了限制。无卤环保型阻燃剂由于具有低烟、低毒等环境友好型特点得到广泛应用。使用高效、低烟、无毒或低毒的无卤阻燃剂将成为未来阻燃材料发展的必然趋势。近年来，无卤阻燃剂的研究和应用十分广泛，人们相继开发出性能较好的无卤阻燃剂，并在多种材料中得到了应用。本文就目前常见的无卤环保型阻燃剂做简要综述

2. 无卤环保型阻燃剂

2.1 Mg(OH)2阻燃剂

氢氧化镁在聚合物中可作为填料及阻燃剂,具有不产生二次污染、热稳定性好、不挥发、不析出、不产生有毒气体、不腐蚀加工设备、消烟作用显著价格便宜等诸多优点[1]。氢氧化镁属于添加型无机阻燃剂,与同类无机阻燃剂相比,具有更好的抑烟效果。同时，它在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，而且还能中合燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体，是一种环保型绿色阻燃剂[2 ,3 ]。

2.1.1 Mg(OH)2的阻燃机理

氢氧化镁发生脱水反应的温度为340～490℃[4 ]。受热时, 氢氧化镁会释放结晶水, 吸收大量热量（Mg(OH)2=MgO+H2O）。Hornsby [2 ]和Waston [3]从氢氧化镁脱水的动力学过程、燃烧残余物的热传导性能和氢氧化镁的晶体形貌入手, 通过测量TGA曲线、烟密度和CO释放量,详细研究了氢氧化镁的阻燃机理。认为氢氧化镁的阻燃和抑烟机理主要是由于以下几方面作用: ①氢氧化镁受热分解释放出结晶水而吸收大量的热量,抑制了聚合物材料温度上升,并能延缓其热分解和降低材料的燃烧速度; ②氢氧化镁分解产生氧化镁覆盖在可燃物表面, 能起到一定的物理隔热作用; ③氢氧化镁分解产生的大量水蒸汽冲淡了气相燃烧区中可燃物浓度; ④氢氧化镁分解产生水蒸汽不参与增强CO释放的水汽反应。受热时, 氢氧化镁会释放结晶水, 吸收大量热量。

2.1.2 Mg(OH)2的缺点及改性

Mg(OH)2的阻燃效率低,通常其填充量要到60 %才能使聚合物材料达到较满意的阻燃效果[ 5 ]。氢氧化镁的高填充量往往会导致其阻燃聚合物材料力学性能和加工性能的严重恶化[6 ] 。因此,对其进行改性显得非常重要。

随着纳米技术的发展，有不少文献[7-10]报道，通过将阻燃剂粒子超细化尤其是纳米化，利用纳米微粒本身所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应来增强界面作用，改善无机阻燃剂和聚合物基体的相容性，以达到减少用量和提高阻燃性的目的。此外，不少研究致力于选用适当的改性剂对氢氧化镁进行表面改性处理。表面改性处理即通过各种表面改性剂与颗粒表面化学反应和表面包覆处理改变颗粒的表面状态，提高表面活性，使表面产生新的物理、化学功能，从而改善或改变粉体的分散性、和高分子材料的相容性等等。阻燃剂氢氧化镁表面改性最常用的改性剂主要有两类：

一类是硅烷偶联剂[11]，①硅烷偶联剂的用量对活化指数的影响，随着偶联剂用量的增加，活化指数变大，当硅烷偶联剂的用量为氢氧化镁量的7%时，活化指数达到最大，为97.7%。再增加偶联剂的用量，活化指数不但没有增加，反而略有下降。这是因为当偶联剂用量很少时，改性不完全，大部分样品不能漂浮在水面上，所测得的活化指数很小；随着改性剂用量的增加，氢氧化镁的活性越来越强，活化指数逐渐增大。当改性剂用量达到7%时，氢氧化镁表面的改性剂分子达到单分子层覆盖，其疏水基朝向外侧，活化指数达到最大值。若再增加改性剂的含量，偶联剂在氢氧化镁表面形成多层物理吸附而使部分的极性基团朝外，导致了疏水性降低，活化指数变小。②改性温度对活化指数的影响，温度较低（20℃）时，改性不完全，活化指数只有65%，提高改性温度，活化指数随之增大；当达到到40℃时，活化指数最大。随后，随着温度升高，活化指数变化不明显。因为在改性过程中，硅烷偶联剂的烷氧基首先水解形成硅醇，然后再与氢氧化镁表面上的羟基反应最终生成化学键。温度较低时，偶联剂水解不完全，因而改性不彻底；温度升高到40℃偶联剂完全水解，改性彻底；继续升高温度，对偶联剂的水解没有促进作用，因此活化指数基本不变。③改性时间对活化指数的影响，随着搅拌时间的增大，活化指数不断增大。搅拌时间为60 min时，活化指数达到了最大；随后再增加时间，活化指数有稍许降低。因为偶联剂在粉体表面达到完全覆盖后，再继续搅拌会使吸附的部分偶联剂分子从粉体表面脱落，导致活化指数降低。

另一类纳米氢氧化镁表面有机包覆。对比包覆前后的Mg(OH)2 粒子的热重曲线，可以看出原始Mg(OH)2 粒子主要在350～400℃热分解，在390℃附近出现一个吸热峰，而包覆后的Mg(OH)2 粒子在100～150℃出现一个新的吸热峰，应该是由于包覆在粒子表面的有机物开始分解而引起的，390℃附近的吸热峰也后移到430℃左右，可知由于表面包覆有机物的影响，Mg(OH)2 粒子可以承受更高的分解温度。由以上可知，Mg(OH)2 粒子表面的确包覆上了一层有机物，且由于包覆层的存在，提高了Mg(OH)2 粒子的阻燃温度，使其具有更广泛的应用范围。

3. 其他种类的阻燃剂

一：无机磷系阻燃剂，此类阻燃剂主要包括包括红磷、磷酸盐和聚磷酸铵。红磷是一种性能优良的阻燃剂，具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果。但是由于它的物理特性，易吸潮氧化、粉尘易爆炸等，使其应用受到限制。红磷阻燃剂的研究方向为：对红磷进行表面处理，对包裹的囊材进行改性，使其同时兼具热稳定、增塑和阻燃等功能，发展多功能的微胶囊红磷阻燃剂，研究各种阻燃剂与红磷阻燃剂的有效复配关系，并使之微胶囊化，增加阻燃效果，提高材料力学性能；另外红磷具有抑烟效果，可以寻找合适的消烟剂与之进行复配，火灾中抑烟比防火更重要，促进发展消烟技术[12]。聚磷酸铵为白色粉末，分解温度高于256℃ 。聚磷酸铵比有机阻燃剂价格低，毒性小，热稳定性好，可单独使用也可以与其他阻燃剂配台使用。而以长链聚磷酸铵为基础的膨胀型阻燃体系则是当前无卤阻燃聚烯烃研究的热点，在聚烯烃加工改性中显示出良好的发展前景。

二：硼酸盐、钼化合物、二氧化硅、可膨胀石墨等也是已经在使用的无机阻燃剂。其中，硼酸锌是硼酸盐中主要使用的阻燃剂，它能明显提高制品的耐火性，但是这类阻燃剂价格相对较高，限制了其应用。在火灾发生时，烟的产生是非常致命的因素，而钼类化合物是迄今为止人们发现的最有效的抑烟剂，因此钼类化合物的开发与应用成为目前阻燃剂领域的一个研究热点，美国已经开发出系列不含铵的钼酸盐抑烟剂，能耐200℃以上的加工温度，但目前在国内对于该类阻燃剂的研究尚且处于起步阶段。二氧化硅兼有阻燃和增强作用，但它很少单独使用，

通常是与卤化物同时使用。可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃剂，它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后经水洗、过滤、干燥后，再在900～1000℃下膨化制得，可膨胀石墨与磷化合物、金属氧化物复合使用，能产生协调作用，加入少量就能达到阻燃目的，其它有希望发展的无机阻燃剂还有锡类化合物和锆类化合物等种类。

4. 结语：

无卤环保型阻燃剂是一类性能优异的

阻燃剂。由于传统阻燃剂的环保问题还没有得到很好解决，因此极大地促进了无卤环保型阻燃剂的发展。无卤化已成为材料阻燃技术的主要发展方向之一，人们一直在探索制备综合性能良好的无卤低毒阻燃材料，并且取得了较大的进展。我国近年来在该领域进行了大量的工作，研制出多种无卤阻燃材料并且得到了应用。但随着我国塑料工业的发展，以及人们对环保型阻燃剂重要性的认识，无卤环保型阻燃材料的研究及应用将是我国阻燃材料领域中的一个热点。

参考文献

[1]Larry K. Magnesium Hydroxide : Halogen Free flamere Tradantand Smoke Suppressant for Polypropylene [J] . Plastics Compounding, 1985, 9(4) 40-44

[2]Hornsby P R, Watson C L. Mechanism of Smoke Suppression and Fire Retardancy in Polymer Scontaining Magnesium Hydroxide Filler [J]. Plastic and Rubber Processing and Application, 1989 ,11(1) 45-51

[3]Hornsby P R, Wat son C L. Study of t he Mechanism of Flame Retardance and Smoke Suppression in Polymers Filled wit h Magnesium Hydroxide Filler [J ]. Polymer Degradation and Stability,1990,30(1) 73-87

[4]俞祥兴. 氢氧化镁阻燃剂的开发和应用[J]. 电线电缆, 1998，⑴ 27-30.

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[6]Tai C M , Li R K Y. Mechanical prop erties of flame retard2 ant filled polypropylene composites [J]. J Appl Polym Sci, 2001,80: 2718 - 2726.

[7]吴士军，刘进荣. 纳米级氢氧化镁的研究进展[J]. 内蒙古石油化工，2005（1）： 1-4.

[8]王勇，梁清泉，魏兆春. 纳米技术在阻燃材料领域中的应用前景[J]. 消防科学与技术，2003，22（6）：518-520.

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[10]邱龙臻，吕建平，谢荣才，等. 纳米氢氧化镁的结构表征和阻燃特性[J]. 半导体 学报，2003，24（增刊）：81-84.

第6篇：高分子材料阻燃技术范文

【关键词】聚碳酸酯；ABS；耐寒；阻燃

国家十二五规划中《新材料产业“十二五”发展规划》提出工程塑料将围绕提高宽耐温、高抗冲、抗老化、高耐磨和易加工等性能，加强改性及加工应用技术研发。国家电网行业也先后出台了各项产业政策和技术政策，提出重点发展包括先进高分子材料、高性能复合材料等新型电网材料。目前我国电网设备在北方等地区容易因耐寒性不够而导致材料在低温使用过程中出现脆裂状况，而智能电表外壳脆裂情况尤为严重。智能电表外壳材料是指安装在智能电表外部、起绝缘和保护作用的高分子材料，目前使用的材质包括PC、PBT、PP和PA等，其中PC有高性能、高阻燃、高抗冲、高稳定性、抗静电和耐寒性等特点，PC的合金或复合材料因加工工艺简单、材料抗冲击性能好而被电网设备广泛采用。本文重点研究耐寒剂、阻燃剂的品种和用量对智能电表外壳用耐寒阻燃PC/ABS合金的结构性能的影响，为智能电表外壳用PC/ABS合金的国产化、低成本化和高性能化提供技术基础。

一、耐寒剂的筛选

初步的研究表明PC/ABS合金在常温下韧性较好，但低温韧性稍差，本课题组致力于开发满足严寒地区智能电表壳体所用的耐超低温PC/ABS合金，因此需要加入增韧剂。我们选择一种自主设计的“核-壳”结构的增韧剂（记为自主增韧剂A）和两种市售增韧剂（分别记为增韧剂B、增韧剂C），于上述添加10%ABS树脂和含PC回收料的PC/ABS合金中分别加入质量分数为3%、5%和7%的3种增韧剂，熔融挤出制备增韧PC/ABS合金，研究不同增韧剂和不同增韧剂含量对PC/ABS合金的增韧效果。增韧PC/ABS合金的性能如表1和图1所示。

由表1和图1可见，增韧剂的加入降低了PC/ABS合金的强度、刚性和常温冲击韧性，但均显著提高PC/ABS合金的低温缺口冲击韧性，在3种增韧剂中，自主设计的“核-壳”增韧剂A具有最好的低温增韧效果，又不明显降低PC/ABS合金的强度和刚性，在添加量为5%时，PC/ABS合金低温缺口冲击强度达几乎为未加耐寒剂合金的2倍，并且PC/ABS合金的综合力学性能较好，因此，选择添加5%的“核-壳”增韧剂A对PC/ABS合金进行增韧，以提高其耐超低温性能。

图2为不同增韧剂在含量为5%时增韧PC/ABS合金的常温缺口冲击断面扫描电镜照片。添加了5%增韧剂B的PC/ABS合金的断面显示，基体未呈现大量的塑性变形，其增韧效果稍差，而添加了5%具有“核-壳”结构的增韧剂A，PC/ABS合金的断面不平整，存在大量的褶皱和基体发生严重的塑性变形。从图2（c）还可见，合金断面出现类似彗星似的变形区域（红色虚线标出部分），这主要因为冲击裂纹在扩展过程中，遇到具有“核-壳”结构的增韧剂时，增韧剂发生塑性形变，吸收大量的能量，并且阻止裂纹的扩展，使裂纹产生偏转，诱导附近基体产生大量的塑性变形，进一步吸收能量，从而时PC/ABS具有较高的韧性。

二、阻燃剂的筛选

本课题组制备的耐超低温PC/ABS合金主要用于制造智能电表壳体，因此需要具有一定的阻燃性能。用于PC/ABS的阻燃剂较多，本课题组主要选择符合RoHS要求的阻燃剂，并且满足阻燃要求的同时，还未明显降低合金的韧性。为此，在上述优选出的耐寒PC/ABS配方上，选择3种市售阻燃剂（含卤阻燃剂A、氮磷阻燃剂B和特殊阻燃剂C）按不同比例加入合金中，熔融挤出制备耐寒阻燃PC/ABS合金，研究不同阻燃剂对PC/ABS合金的阻燃和力学性能的影响，优选出较佳的阻燃剂及其比例。阻燃耐寒PC/ABS合金的性能见表2。

第7篇：高分子材料阻燃技术范文

关键词：防火材料；复合防火材料；高分子防火材料；轻质无机防火材料

Abstract: with the people to fire safety problems of attention gradually, fire materials research and development and application of natural as fire safety of the key. This paper puts forward the fire materials, and the importance of the common market composite fire materials, polymer fire materials and lightweight inorganic fire materials features and application of a simple introduction.

Keywords: fire materials; Composite fire materials; Polymer fire materials; Light inorganic fire materials

中图分类号：TU545 文献标识码：A 文章编号：

随着现代建筑向高层化发展和室内装修的多样化，这些都对现代建筑材料的防火性能提出更高的要求。更关键的是，高层、超高层建筑物中人员十分集中，一旦发生火灾，逃生的难度极大。所有这些，都要求我们应加强对建筑防火材料的研究、开发和应用。2009年元宵夜央视大楼配楼发生火灾，大楼西、南、东侧外墙装修材料几乎全部烧尽，并致使7人受伤，其中一名消防员牺牲。只有掌握各种建筑防火材料的性质和用途，正确选择合适的建筑防火材料，才能保证建筑物的消防安全，尽量减少发生火灾的可能性。

本文介绍现在市面上主要使用的几种新型建筑防火材料。

1 新型复合防火材料

1.1 石膏板

石膏板是以石膏及其它掺加剂为夹芯，以板纸作为护面制成的薄板。具有质轻、强度高、抗震、防火、防虫蛀、隔热、隔音、可加工性好以及装修美观等特点。各种石膏板材均是以石膏为的复合材料。

纤维增强水泥平板(TK板)

TK板的全称是中碱玻璃纤维短石棉低碱度水泥平板。由上海市第二建筑工业公司研究所、上海石棉水泥制品厂协作研制成功，广泛应用于电子、纺织、冶金工业及其它建筑设施中。宝钢工程、金山石化总厂等都曾采用。TK板是I型低碱度水泥为基材，并用石棉、短切中碱度玻璃纤维增强的一种薄型、轻质、高强、多功能的新型板材，具有良好的抗冲击强度、抗弯强度和不燃烧、不翘曲、耐潮湿等特点。

1.2 复合高强防火板[3]

采用最新专利技术，为不均质夹芯结构，采用氧化镁为丰要胶凝剂，配以特殊调凝方法，及多元改性材料，并用其制成防火、防水面层。芯层采用轻质高强耐火骨料，起保温、隔音、隔热、防火作用，各层问有耐火纤维网格布来增加强度。由于选用了独特的胶凝材料及耐火骨料配方，当发生火灾时，产品自身被烧结为一体，不宜垮塌，有效地阻隔了火焰的外窜，加之特殊的不均质结构，进一步延缓了高温的传导。

高分子防火材料

2.1 无卤阻燃聚乙烯

阻燃聚乙烯一直就是国内外开发的难点和热点，常用的添加型阻燃方法大致分为含卤阻燃与无卤阻燃。而前者虽然防火效果较好，但是一旦分解将产生大量有毒烟雾，有二次污染且有害人体健康。所以后者就成为研究的重点。无卤阻燃PE就是在PE中添加无卤阻燃剂和阻燃增效剂的阻燃复合材料，必要时还可以加入其他加工助剂，如热稳定剂、分散剂、流变剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、交联剂或着色剂等。

聚氨酯材料

聚氨酯材料本是一种有机高分子材料，具有可燃性。由于聚氨酯材料在加工过程中添加了各种助剂包括阻燃剂等，因此聚氨酯泡沫塑料在燃烧时多为不完全燃烧，这种不完全燃烧在火灾中表现为很浓很黑的烟气，这种浓烟含有大量的异氰酸酯、多元醇、氨、二氧化碳、氰化氢、甲醛、一氧化碳等有毒性气体。

可瓷化高分子复合材料

可瓷化高分子复合材料是一种新型防火材料，是在含硅的高分子(如硅橡胶)基体中加入粘土类矿物粉末填料、结构控制剂以及其它助剂制备而成的。这种复合材料在室温下具有普通电线/电缆绝缘层材料的性质，遇高温燃烧时形成坚硬的陶瓷保护层，可以起到隔绝火焰和防火的作用。可瓷化高分子复合防火材料的基体为有机硅，填料为粘土类矿物。

轻质无机防火材料

3.1 硅酸铝纤维

硅酸铝纤维，又称耐火纤维，俗称陶瓷棉，是一种新型的特殊轻质耐火材料。它是用天然焦宝石为主要原料制成的棉丝状无机纤维耐火材料。硅酸铝纤维密度小，导热系数低，热抗振和机械抗振性好，富有弹性，有可塑性，并且具有良好的电绝缘性，是实用的非晶态无机纤维。膨胀珍珠岩

膨胀珍珠岩是一种无机玻璃质矿物材料，由火山岩粉碎成矿砂，再经过特殊膨化加工而成。其内部有丰富的多孔结构，具有价廉、表观密度低、导热系数小、化学稳定性好、使用温度范围广、无毒、无味、防火、吸音等特点。由于硅酸钠仪在220℃就开始膨胀流动，这种膨胀珍珠岩板耐火能力并不强，在大火灼烧下，一般30 min后就明显收缩变形扭曲。针对这种情况，可以添加一些能在高温下与硅酸钠形成烧结陶瓷结构的粉体以改善膨胀珍珠岩板的耐火能力，该粉体主要是二氧化硅、氧化铝等成分。由于聚醋酸乙烯胶黏剂(白乳胶)具有价廉、无毒、燃烧时基本不释放毒烟而成为首选。

2.2 膨胀蛭石

蛭石是由黑云母、金云母、绿泥石等矿物风化或热液蚀变而来，自然界很少产出纯的蛭石，而工业上使用的主要是由蛭石和黑云母、金云母形成的规则或不规则间层矿物，称之为工业蛭石。蛭石呈片状，灼烧成为膨胀蛭石，工业蛭石的膨胀倍数在15 ~ 40倍之间。由蛭石-黑云母间层矿物组成的膨胀蛭石，其强度较由蛭石-金云母间层矿物组成的膨胀蛭石低，耐高温性能较差；由蛭石-绿泥石组成的膨胀蛭石，脆性较大。膨胀蛭石在建筑工业中被制成膨胀蛭石板、蛭石涂料和蛭石水泥、石膏等广泛应用。蛭石制品具有轻质、隔热、绝缘和吸音的特点。

4 结束语

防火材料作为一种新型的产品，应用时间虽然不长，但市场前景广阔，被广泛应用于电力，石化，冶金，航空，邮电等各个方面。通过整理研究笔者发现，防火材料的发展速度非常迅猛，而防火材料产品也日新月异。

参考文献

[1] 建筑防火材料与设备大全[M]. 地震出版社, 1990

[2] 李丹, 王旭. 浅析建筑防火材料的应用[J]. 辽宁建材, 2010, (3): 52-53

[3] 王学谦.建筑防火设汁手册．中国建筑工业出版社，2008

[4] 邹凯旋. 新型环保防火材料的研究[J]. 现代农业科技, 2007, (8): 139-140

[5] 刘威. 酚醛泡沫塑料及其复合材料制品[J]. 2009全国新型墙体保温材料新技术、新产品及施工应用技术交流大会

[6] 章俊文, 葛光祥. 防火及高温绝热用酚醛复合材料性能及应用[J]. 高科技纤维与应用, 2003, 28（3）：11-13

第8篇：高分子材料阻燃技术范文

关键词：无卤低烟 高阻燃 电缆 结构探讨

一、引言

近年来，随着国民经济的快速发展以及公共场所、大型建筑的广泛使用，建筑物防火以及火灾后的逃生越来越受到重视，作为重要的配套的低烟无卤阻燃电缆的使用也越来越广泛。虽然该类电缆在国内已有多年的生产、研发、使用的经验，但由于环保阻燃类电缆发展非常迅速，其产品标准、试验方法标准一度未能跟上产品的发展。这使得一段时期内高阻燃性能的低烟无卤电缆在名称、型号、技术要求乃至试验方法选择上都比较混乱，直到2005年国家出台相关阻燃电缆的国家标准GB/T19666-2005《阻燃和耐火电线电缆通则》，上述情况才得到了改观。但是由于验证该类试验的试验方法和实验设备过于昂贵，很少有企业能够进行相应的出厂试验。再加上用户和大部分质检机构也缺乏相应检验判别的能力，实际上，目前市场上的无卤低烟阻燃类产品、特别是阻燃级别较高的产品，其质量仍然良莠不齐、结构五花八门、存在较多安全隐患。本文将从材料选择与结构工艺方面对这类产品的设计进行探讨。

二、高阻燃类无卤低烟电缆的标准要求

国家标准GB/T19666-2005《阻燃和耐火电线电缆通则》中对阻燃电缆、耐火电缆、低烟无卤类电缆有着明确的描述。阻燃电缆是指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。低烟无卤电缆指不含卤素（F、Cl、Br、I、At）等环境物质的胶料制成的燃烧时不会发出有毒烟雾（如：卤化氢、一氧化碳、二氧化碳等）的环保型电缆。两种特性的组合即成为阻燃型低烟无卤电缆。该产品阻燃性能优越，燃烧时烟度甚少，无腐蚀性气体逸出。根据标准的要求，该类电缆根据阻燃级别可分为单根阻燃、成束阻燃A类、成束阻燃B类、成束阻燃C类、成束阻燃D类。其中成熟阻燃A类低烟无卤电缆阻燃性能最高、要求也最苛刻，想要达到其技术要求难度非常大。

三、阻燃类电缆材料的选择

若希望电线电缆达到相应的阻燃、低烟无卤效果，材料的选择是基础。对于阻燃材料，目前大致可分为有卤型阻燃材料与无卤型阻燃材料。有卤型阻燃材料的历史可追溯到上世纪70年代初，主要采用阻燃聚氯乙烯、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯等含卤素的材料作为电缆的绝缘与护套材料来达到抑制火焰垂直蔓延的能力。其阻燃机理在于，其基材中的高分子聚合物中混和卤素阻燃剂后，在高温下含卤物质会发生分解反应，释放出HX（如HCL等），卤化物与火焰中链式反应的活性物质相作用，使游离基浓度降低、减缓或终止燃烧的链式反应，最终达到阻燃目的。该类材虽然阻燃效果好、价格便宜，但是从其阻燃机理可以发现这类材料都是通过卤素的反应达到阻燃目的，阻燃的同时会大量释放出含卤气体，该气体造成的浓雾不但影响逃生、而且其毒性与腐蚀性会给火场中的人员造成较大的伤害。这和低烟无卤电缆的环保要求相悖。因此，近年来无卤低烟型阻燃材料作为其替代产品获得了较大的发展。

无卤低烟类电缆是以聚烯烃等为基料的聚合物中渗入无机水合物阻燃剂（Al（OH）3、Mg（OH）2等）组成，其阻燃机理是电缆在火灾中受热后分解，无机水合物在分解时释放出结晶水并吸收大量的热量，从而降低表面温度，同时分解形成的Al2O3、MgO等无机物形成白色的结壳，同时阻止氧气与电缆内部可燃物接触，从而达到阻燃的效果。

鉴于其同时具备阻燃性能与低烟、无卤性能，该类材料是低烟无卤类电缆最好的选择。但该类材料也有其固有弱点，在渗入大量水合物阻燃剂后其机械物理性能下降较大，若配方不当很容易导致电缆绝缘与护套机械性能不合格，影响电缆的介电性能。

电缆结构中还需要填充和包袋材料，这些材料的选用也不容忽视，其填充绳、包袋等在选择上也需参照绝缘、护套等要求使其自身达到一定的阻燃性能与低烟无卤性能。

四、电缆结构工艺上的选择

根据上文所述的材料的固有特点，我们可以分析得出，对于低烟无卤型电缆若要其达到较高的阻燃级别（如A级阻燃），在材料配方中只能不断地加入无机阻燃剂，但这样做无疑会大大降低整根电缆材料的机械物理性能，导致其产品质量不符合标准的要求。因此，对A级阻燃类的防火要求下，材料配方上的改进已不能满足要求，必须对产品结构进行进一步改进。

我们知道，典型的电缆结构由导体、绝缘、内衬与填充、屏蔽与铠装、外护套等部分构成，这种结构不能够同时满足A类阻燃与低烟无卤性能的要求。此处，围绕着电缆燃烧的三个要素（温度、可燃物和氧气）的燃烧机理，本文给出的改进建议是：在电缆绝缘和护套之间，增加一层由涂覆大量Al（OH）3、Mg（OH）2同时由高氧指数阻燃材料组成的隔氧层（详见上图）。一方面，燃烧时隔氧层具备高阻燃性，可有效防止燃烧。同时，其涂覆的水合物材料分解时产生的大量结晶水可以降低过火温度，同时生成白色的结焦硬层，阻挡内部的可燃物与外界氧气接触，最终使燃烧的火焰达到自熄灭的目的，大大提升了阻燃的级别。同时，由于并未改变电缆的主体结构，其绝缘介电性能、护套机械物理性能等均得到了保留，使得电缆产品的其余性能能够满足标准相应的要求。

五、结论

针对此结构，已有部分大型企业生产出试制样品，经国家电线电缆质量监督检验中心（江苏）的检验，其阻燃性能可达到阻燃A类得要求，其烟密度透光率可达到65%以上，其无卤性能（PH值与电导率）分别达到了6.2与1.1us/mm。完全符合GB/T19666标准的要求。说明这种结构的设计和材料的选择是较为合理且达到要求的，但同时需注意，按这种结构设计的电缆，其假设直径需根据电缆本身的结构的变化而改变，并最终反映到电缆的敷设与安装过程中。

参考文献

[1]GB/T 19666-2005 《阻燃和耐火电线电缆通则》

[2]GB/T 12706.1-2008《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件 第1部分：额定电压1kV（Um=1.2 kV）和3kV（Um=3.6kV）电缆》

第9篇：高分子材料阻燃技术范文

关键词：安全、高分子聚乙烯阻燃型防静电绝缘板

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一、编制依据

1.1 煤矿井巷图纸

1.2 《建筑防腐蚀施工及验收规范》GB50212-2002

1.3 《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-95

1.4 《建筑防腐蚀工程质量检测评定标准》GB50224-95

1.5 《基本建设工程启动及竣工验收规程》

1.6全面达到《建筑防腐蚀施工及验收规范》GB50212-2002的质量要求，并按《基本建设工程启动及竣工验收规程》移交生产，创优质工程。

二、施工准备

1.根据甲方提供的有关技术资料，参照有关验收规范，制定科学合理的施工方案及工程进度计划，按期保质保量完成本次施工任务。

2.组织施工人员学习有关的安全生产系列文件，上岗之前进行考核，不合格者不得上岗。认真学习有关技术要求和规范，熟悉施工机具的工作原理和操作规程。选派技术熟练、经验丰富的技术工人上岗作业，建立起本工程的质量保证体系，并制定出质量保证措施，责任落实到人。

3.编制劳动力、材料、工具使用计划，计算工程量安排班次。

4. 补充有关规程、规范、标准及技术资料表格。

5.所用材料应有产品出厂合格证，各项性能指标应满足本次工程的施工需要，选用优质材料达到优质工程的标准。

6.材料的制造厂家应有相应的资质，并能提品质量证明书、合格证书。

7.材料包装应采取防雨、防潮等措施，进厂后经招标方验收合格方可在施工中使用。

8.材料应按材质、规格分类存放在通风良好，防潮的仓库或库棚内，材料保持干燥，堆放高度应考虑便于取用不致挤压和损坏材料，露天堆放仅限于近期施工需要，且应不影响材料的理化性能。

三、施工工艺：

施工前的准备――原材料检查――基层表面处理——水泥豆石浆地面找平——金属龙骨安装——涂刷胶液——贴衬高分子聚乙烯阻燃型防静电绝缘板——修整缺陷——质量检查——竣工验收

四、主要施工方法

1.原材料检查

1.1 原板材带有合格证，边角整齐，颜色基本一致，表面光滑，无明显缺陷，材料厚，允许误差±1mm，焊条无气泡，光滑细腻。

1.2 固定螺栓，钢结构采用平头不锈钢螺栓，规格8×40mm，水泥结构他采用平头内膨胀不锈钢螺栓规格8×60mm。

高密度聚乙烯与其他工程塑料的冲击强度比较

摩 擦 系 数

1.3阻燃型高分子聚乙烯的性能

阻燃型高分子聚乙烯板是基于高分子量聚乙烯基础之上，经反复试验研制而成的。其是将超高分子聚乙烯原料、无机添加剂及阻燃助剂在高温熔融后经高压成型工艺法制成的。既秉承了超高分子量聚乙烯材料的重量轻、耐磨、耐油、耐腐蚀、耐冲击、低摩擦系数，良好的缓冲性能和吸音性等特性，还具有阻止引燃和抑制火焰传播，即阻燃性能。

产品优越性

阻燃性高分子聚乙烯在常温状态下具有优异的耐磨性； 卓越的阻燃性能； 优良的化学稳定性，耐油、耐酸、耐腐蚀； 良好的耐疲劳性能； 良好的缓冲性能； 良好的吸音性能和机械强度； 超强的自性能； 便于加工安装。

产品应用

机械、电力、砂石、矿料、煤场等系统用的皮带清扫器刀片； 耐油、耐酸、耐腐蚀环境的衬里垫板； 各种料斗、料槽、溜槽衬板。

3. 高分子聚乙烯耐磨板的施工

3.1 高分子聚乙烯耐磨板采用特种塑料高压焊条高温焊接，使煤仓衬板成为一个整体。固定螺栓，钢结构采用平头不锈钢螺栓，规格8×40mm，水泥结构他采用平头内膨胀不锈钢螺栓规格8×60mm。

3.2 原材料检查

1） 原板材带有合格证，边角整齐，颜色基本一致，表面光滑，无明显缺陷，材料厚，允许误差±1mm，焊条无气泡，光滑细腻。

2）高密度聚乙烯与其他工程塑料的冲击强度比较

摩 擦 系 数

超高分子防静电阻燃板材性能指标

3.3施工方法

1）金属骨架施工

技术人员必须按图进行施工。

施工工艺：弹线找平安装主梁安装搁栅。

首先弹线找平，根据室内墙上+50cm水平线，用尺量至底部的设计标高，沿墙四周弹一道墨线，作为地面四周的水平线，事先在钢筋砼内预埋φ10螺栓吊筋，下面穿过拧紧拧平，预埋吊筋应与地梁位置相一致，主梁间距为1.0m，采用6×10cm方木，主梁与地板之间用5×5cm金属顶紧，以防颤动，并与吊杆用8#铅丝绑牢，不得有松动和下沉现象。然后安装搁栅，即小龙骨。为了使地面的面层平顺，搁栅必须有一面刨光，先将四周的搁栅一级采用4×6cm方木，其间距为40cm，先钉统长搁栅后钉卡档搁栅(用4×6cm方木)间距40cm。用3"钉子与搁栅钉牢，主梁与长搁栅用吊杆钉牢，吊杆采用5×5cm干燥木材，吊杆的端头用二个钉子固定，逐根错开，不得钉在同一侧面，顶棚内露明铁件应刷好防锈漆，顶棚骨架经检验合格后，方可钉面层。

2）在板材施工前，先将水泥地面再次清除干净，保证无杂物，然后在板与地面结合部，用腻子板刮上309专用粘合胶，待板与地面结合后，在板面上确定射钉位置，用电钻打孔，用射钉固定，每平方米6～8个，射钉应低于地平板面2～3mm，然后用焊条焊封，磨平至达到与板一致，不留痕迹。

3）开口焊接，每块板材之间应开V型口，上口宽度10mm，深度8mm，因受委节即温差的影响及板材的膨胀长数，应留一定的收缩缝，而每4m²加道宽25mm的兰色耐酸碱软板，既增加美观，又保证地坪面质量，防止裂缝。

四、搞好煤矿安全质量标准化，促进和谐社会建设