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阻燃材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢淺析
阻燃材料包括有機(jī)阻燃材料以及無機(jī)阻燃材料，當(dāng)前的阻燃材料是添加阻燃劑之后的能夠?qū)崿F(xiàn)阻燃效果的材料。一般來講，阻燃劑種類多樣，分有機(jī)阻燃以及無機(jī)阻燃，有機(jī)阻燃劑阻燃效果好，添加劑比較少。
不過有機(jī)阻燃劑在燃燒中存在發(fā)煙量大以及釋放有毒氣體的弊端。無機(jī)材料具有無毒、無煙、不揮發(fā)以及價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，不過其中存在大量添加劑。比較常見的阻燃劑有氫氧化鋁以及氫氧化鎂阻燃劑。
無機(jī)阻燃劑可以當(dāng)作助劑添加入塑料或者橡膠當(dāng)中達(dá)到防火的效果。比如在電線、汽車輪胎或者運(yùn)輸袋中，從而切實(shí)保障交通安全以及用電安全。此外，可以添加入各種油漆以及涂料中，從而促使材料具備阻燃性能。
1. 阻燃劑概述
阻燃劑是高分子合成材料助推劑，利用阻燃劑可以對高分子材料進(jìn)行阻燃處理，從而避免材料燃燒以及阻止火勢蔓延，促使合成材料具有消煙性、自熄性以及難燃性。隨著我國的合成材料用品被廣泛應(yīng)用在許多相關(guān)行業(yè)，如建筑業(yè)、紡織業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、航天業(yè)，阻燃劑在這些行業(yè)發(fā)揮日益重要的作用，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展以及進(jìn)步，以及各個(gè)國家對于安全工作的高度重視，因此，促使人們對阻燃劑的安全性以及防火性能要求也越來越高。阻燃劑的品種日益增加并且產(chǎn)量逐漸上升。當(dāng)前，世界上阻燃劑的70%用于制作阻燃性材料，20%用作橡膠。其中5%制作紡織品，3%用于制作涂料，此外，2%用于制作木材以及紙張。
2. 阻燃材料發(fā)展現(xiàn)狀分析
近幾年，隨著塑料產(chǎn)品的增加以及安全標(biāo)準(zhǔn)提高，阻燃材料應(yīng)用更加廣泛，一般來講，阻燃材料可以分為有機(jī)阻燃材料以及無機(jī)阻燃材料。其中，有機(jī)阻燃材料主要是鹵素添加劑，無機(jī)材料不但具有一定阻燃效果，而且產(chǎn)生氯化氫以及阻止發(fā)煙。此外，無機(jī)阻燃材料無毒、無腐蝕性以及價(jià)格便宜。美國、日本等國家的無機(jī)阻燃材料消費(fèi)超過60%，然而，我國的無機(jī)阻燃材料消費(fèi)只有不到10%。
2.1?鹵系阻燃
鹵系阻燃劑不但產(chǎn)量最大，而且應(yīng)用最為廣泛。添加了該阻燃劑的材料在燃燒過程中可以釋放鹵化氫，并且獲得自由基，從而阻止傳遞燃燒鏈，進(jìn)而生成活性低的自由基減緩燃燒。鹵素阻燃劑一般應(yīng)用在熱塑性材料以及熱固性材料中，不但阻燃效果好，而且對阻燃制品影響比較少。此外，不僅與高分子材料的兼容性較好，而且使用方便，因此，受到市場歡迎，在汽車、包裝、紡織等行業(yè)中，鹵素阻燃材料應(yīng)用十分廣泛并且日益發(fā)揮重要作用。
2.2?磷系阻燃
無機(jī)磷系阻燃劑主要包括磷酸鹽、紅磷等，應(yīng)用比較廣泛的是紅磷，紅磷屬于較好的阻燃劑，不但具有抑煙、高效的優(yōu)勢，而且具有無毒的特點(diǎn)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，紅磷阻燃劑材料容易氧化并且釋放有害劇毒氣體，此外粉塵容易導(dǎo)致爆炸，在樹脂混煉以及模塑加工中存在一定的危險(xiǎn)性，因此，磷系阻燃材料受到一定使用限制。經(jīng)過改進(jìn)的紅磷阻燃劑是在其中加入金屬氫氧化物，一定程度上解決了高分子材料毒性問題。
2.3?鎂系阻燃
氫氧化鎂是一種添加型的無機(jī)阻燃劑，和其他阻燃劑對比，氫氧化鎂在原料來源、制備過程以及廢物處理方面都具有良好抑煙效果。一般來講，如果發(fā)生火災(zāi)，大約80%以上是由于煙氣窒息死亡，因此，當(dāng)前的阻燃劑抑煙比阻燃更為重要。
一般氫氧化鎂的分解能以及熱容量比較高，相對通常的無機(jī)阻燃劑，鎂系阻燃劑合成的材料可以耐受更高溫度，不但可以提高擠塑速度，而且可以大大縮減模塑實(shí)踐。此外，有效提高阻燃效率。同時(shí)，氫氧化鎂和其他相關(guān)阻燃劑具有良好復(fù)合能力，氫氧化鎂阻燃劑在塑膠以及橡膠行業(yè)得到十分廣泛的應(yīng)用，未來市場潛力很大，不過相對其他阻燃劑價(jià)格更高。
2.4?鋁系阻燃
一般來講，氫氧化鋁是早期的無機(jī)阻燃劑，并且也是應(yīng)用量很大的一種，當(dāng)前氫氧化鋁占無機(jī)阻燃劑總量80%以上，被廣泛應(yīng)用在彈性體、橡膠、涂料以及塑料制品當(dāng)中，具有消煙、阻燃、填充功能，并且可以和其他物質(zhì)協(xié)同作用，價(jià)格低廉，不揮發(fā)以及無毒無腐蝕性，氫氧化鋁阻燃原理是在聚合物當(dāng)中加入氫氧化鋁。
從而降低聚合物的濃度。當(dāng)溫度達(dá)到250℃的時(shí)候就開始吸熱以及脫水，從而可以抑制聚合物溫度上升。氫氧化鋁阻燃材料燃燒的過程中可以生成水蒸氣對可燃?xì)怏w以及氧氣進(jìn)行稀釋，從而阻止燃燒繼續(xù)。不過，氫氧化鋁阻燃材料也存在一定缺陷，比如氫氧化鋁阻燃效果是隨著添加劑增加而強(qiáng)化，但如果填充過多就會(huì)降低產(chǎn)品的強(qiáng)度。此外，氫氧化鋁吸熱量雖然大，但是分解溫度低，只能適用在加工溫度低的聚合物上。
3. 阻燃材料發(fā)展趨勢
3.1?無鹵阻燃
鹵素阻燃材料阻燃效率高以及用量少，成為當(dāng)前市場上的主流產(chǎn)品，不過，鹵素阻燃劑的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生具有腐蝕性以及毒性的氣體，從而導(dǎo)致電路短路或者其他金屬物件腐蝕。此外，造成大氣污染，對于人體呼吸道產(chǎn)生嚴(yán)重影響。最近幾年，英國、挪威、澳大利亞已經(jīng)頒布一系列法令，對某些塑料制品進(jìn)行燃燒毒性試驗(yàn)，因此，開發(fā)無鹵阻燃劑逐漸成為世界趨勢。
無機(jī)阻燃劑來源比較豐富并且價(jià)格較低，不過其阻燃效果差以及添加劑過多。紅磷阻燃劑效率高、用量少，在很多行業(yè)得到十分廣泛的應(yīng)用，不過紅磷阻燃劑穩(wěn)定性需要進(jìn)一步加強(qiáng)，紅磷具有容易爆炸以及容易著色的弱點(diǎn)。膨脹型阻燃劑在燃燒過程中發(fā)煙量較少并且沒有有毒氣體釋放，因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對膨脹型阻燃劑研究力度。我國的北京理工大學(xué)、中國科技大學(xué)、安徽化學(xué)研究院以及上海消防大學(xué)對膨脹型阻燃劑加強(qiáng)了研究，有望開發(fā)新型產(chǎn)品投入市場使用。
3.2?減少有害氣體
根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，火災(zāi)中死亡原因大多是由于燃燒中物品所釋放的有毒氣體導(dǎo)致，研究新型的阻燃劑，降低材料燃燒的有毒氣體以及煙量，是當(dāng)前阻燃領(lǐng)域重點(diǎn)研究課題。
當(dāng)前主要采取的抑煙劑主要包括過渡金屬氧化物、金屬氧化物、鎂－鋅復(fù)合物、氧化錫、二茂鐵、氧化銅等等，主要產(chǎn)品是美國公司的硼酸鋅系列，鉬酸鹽系列等。其中，部分無機(jī)填料同時(shí)具有阻燃以及抑煙效果。此外，膨脹型阻燃劑多孔碳層也具有抑煙以及阻燃作用。通過研究新型阻燃劑，從而提高材料的抗高溫能力以及防火性，一方面減輕有害氣體對于人體呼吸道的危害，另一方面抑制火勢蔓延避免造成更大損失。
4. 結(jié)束語
綜上所述，本文主要對當(dāng)前阻燃材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進(jìn)行分析，其中，阻燃劑的種類比較多，包括無機(jī)阻燃劑以及有機(jī)阻燃劑，針對當(dāng)前的高分子材料制品以及國家安全標(biāo)準(zhǔn)提高，應(yīng)當(dāng)促使阻燃材料難以燃燒或者燃燒的過程中無煙無毒，避免環(huán)境污染以及造成呼吸道問題，阻燃劑種類繁多，包括鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑等，阻燃劑未來發(fā)展趨勢包括無鹵素趨勢以及減少有害氣體趨勢。
