講稿阻燃材料 阻燃材料的研究進(jìn)展王玉波(學(xué)號(hào)xx0273)（西南科技大學(xué)材料物理0901，四川綿陽(yáng)6210101）摘要綜述了近年來(lái)阻燃材料的發(fā)展與應(yīng)用，簡(jiǎn)要的介紹了幾種常用的以及還在開發(fā)階段的阻燃材料。 闡述了。 并對(duì)未來(lái)阻燃材料發(fā)展的方向和中國(guó)的阻燃材料市場(chǎng)潛力進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞阻燃材料進(jìn)展研究中文分類號(hào)Progress on development of flameresistant materialYubo wang(Regi stration number:xx0273)（0901Material physicsSouthwest Universityof Scienceand Technology，mianyang sichuan）abstract:the passagetel ls usthe development andthe appl i cation of the fl ameresi stant materi al i nrecent years,the synopsis introduced afew fl ameresi stant materi als which is monused andsti llindevelopi ng.i texpounds theharml essto ourenvi ronmentand ourheal ththat useoftheHal ogensflameresi stant materi al.At last,i tcarry onan outlook tothe development Directi onofflameresistantmaterialand it also tell usfl amersistantmaterial haveMarket potentialin china.Key words:flameresistantmaterial progressStudy火能利人，亦能害人。 俗語(yǔ)有云“致富千日功，火燒一朝窮。 當(dāng)今雖太平盛世，但火災(zāi)卻越來(lái)越頻繁，每年數(shù)百生靈葬身火海。 社會(huì)對(duì)防火材料的需求日月劇增，因此阻燃材料的研究與開發(fā)迫在眉睫。 據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì)1997xx年，美國(guó)每年發(fā)生火災(zāi)數(shù)量、傷亡人數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失如表1所示。 xx年發(fā)生火災(zāi)16多萬(wàn)起，死亡人數(shù)3245人，傷16400人，直接經(jīng)濟(jì)損失約11億美元，其中建筑物火災(zāi)占32，傷亡人數(shù)占80以上，美國(guó)尚且如此，由此可見在中國(guó)開發(fā)使用更先進(jìn)的阻燃材料的重要性。 1阻燃材料簡(jiǎn)介阻燃材料是一種保護(hù)材料，它是能夠阻止燃燒而自己并不容易燃燒的材料，有固體的如水泥、鋼材、玻璃等材料；有液態(tài)的，也簡(jiǎn)稱為阻燃劑。 在需防火墻體等各種材料表面上如果涂上阻燃劑（阻燃材料），它就能保證在起火的時(shí)候不被燒著，也不會(huì)使得燃燒范圍加劇、擴(kuò)大。 材料的耐燃性通常以其氧指數(shù)(OI)來(lái)劃分。 氧指數(shù)在22%27%的為難燃材料，高于27%為高難燃材料。 二者統(tǒng)稱阻燃材料。 2.阻燃材料類型阻燃材料的類型目前阻燃材料主要有有機(jī)和無(wú)機(jī)，鹵素（氟、氯、溴、碘和砹五個(gè)元素的任一個(gè)）和非鹵。 有機(jī)是以溴系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑。 無(wú)機(jī)阻燃劑常用的品種有無(wú)機(jī)金屬化合物系的氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、碳酸鈣、三氧化二銻；無(wú)機(jī)磷系的紅磷、磷酸鹽和聚磷酸銨等；氮系阻燃劑和硅系阻燃劑等應(yīng)用較少。 其中無(wú)機(jī)阻燃劑應(yīng)用的最廣泛。 下面將簡(jiǎn)要介紹幾種各類型的阻燃材料2.1阻燃天然橡膠天然橡膠是一種以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，分子式為（C5H8）n，其中橡膠烴（聚異戊二烯）含量在90%以上，同時(shí)含有少量的蛋白質(zhì)、脂肪酸、糖分及灰分等。 天然橡膠的綜合物理機(jī)械性能優(yōu)良，常溫下具有較高的彈性，滯后損失小，生熱低，廣泛應(yīng)用于輪胎、輸送帶、醫(yī)療衛(wèi)生制品及減震器等方面。 但是，天然橡膠極限氧指數(shù)（LOI）在17左右，屬易燃材料，限制了其制品的應(yīng)用范圍，因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)如何提高天然橡膠的阻燃性都開展了積極的研究，現(xiàn)今研究的阻燃橡膠主要是以下幾種阻燃劑添加型阻燃天然橡膠，膨脹型阻燃天然橡膠，阻燃天然橡膠/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，化學(xué)改性阻燃天然橡膠。 但由于上述各種制備阻燃橡膠方法還不算很完善，所以都都還未廣泛運(yùn)用，有待開發(fā)。 2.2環(huán)氧樹脂納米阻燃材料環(huán)氧樹脂固化后具有良好的物理化學(xué)性能它對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對(duì)堿及大部分溶劑穩(wěn)定，因而廣泛應(yīng)用于國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，作澆注、浸漬、層壓料、粘接劑、涂料等用途。 在汽車，船舶，電子，電力等領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用。 因此對(duì)于提升環(huán)氧樹脂的性能十分有必要。 最近，人們發(fā)現(xiàn)環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料具有極其優(yōu)異的阻燃性能。 于環(huán)氧樹脂納米阻燃材料制備方法，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道可分為插層復(fù)合法、共混分散復(fù)合法、納米膜法和納米磁場(chǎng)性液體法等。 利用納米技術(shù)的固有特性，可以改善原有無(wú)機(jī)阻燃劑的缺陷。 另外還可用表面化學(xué)技術(shù)使無(wú)機(jī)阻燃添加劑的粒徑更合理地分配，控制微顆粒性形狀，增加它們與環(huán)氧樹脂的親和力，改善兩者的相容性，從而最終有效提高阻燃環(huán)氧樹脂的物理力學(xué)性能。 目前，在國(guó)外，阻燃劑的微膠囊技術(shù)已成為環(huán)氧樹脂阻燃技術(shù)前沿研究的熱門話題。 2.3無(wú)機(jī)阻燃劑氫氧化鋁由于阻燃材料中越來(lái)越多的使用具有環(huán)境安全性和使用安全性的無(wú)毒、無(wú)公害的無(wú)機(jī)阻燃劑,其中用量最大就是氫氧化鋁(A TH)。 氫氧化鋁消耗量在所有的阻燃劑中穩(wěn)居首位,氫氧化鋁(A TH)本身具有阻燃、消煙、填充三個(gè)功能,又能與多種物質(zhì)產(chǎn)生阻燃協(xié)同效應(yīng),被公認(rèn)為理想的無(wú)公害無(wú)機(jī)阻燃劑;特別是它資源豐富、價(jià)格低廉更受關(guān)注。 A TH不揮發(fā)、不滲出,能長(zhǎng)期保留在聚合物材料中,其制品受到電弧作用時(shí),具有抗電弧和抗磁的優(yōu)異性能;A TH在樹脂中分散性好,加入量較多時(shí),不易發(fā)生彎曲發(fā)白現(xiàn)象;在壓延機(jī)輥筒上具有自潔作用,能防止樹脂粘附,成型加工性能好;A TH在受熱時(shí)產(chǎn)生失水的A l2O3,氣化吸熱,促進(jìn)炭化,阻燃效果好。 但A TH在使用過(guò)程中也存在著添加量大的缺點(diǎn),通常需加入40%以上方能顯示阻燃效果。 2.4無(wú)機(jī)阻燃劑氫氧化鎂為克服A TH對(duì)某些塑料物理機(jī)械性能帶來(lái)的不利影響,氫氧化鎂是一種A TH的代用品。 氫氧化鎂的分子式為M g(OH)2,氫氧化鎂與氫氧化鋁的作用機(jī)理是極其類似的,但氫氧化鎂的熱分解溫度比氫氧化鋁的熱分解溫度高60,吸熱量約高17%。 因此,它的加工穩(wěn)定性、難燃性均優(yōu)于氫氧化鋁。 對(duì)于加工溫度較高的高聚物,采用氫氧化鎂更為相宜。 如在PVC和橡膠中,以氫氧化鎂取代30%50%的A TH,可改善材料的氧指數(shù)和抑煙性。 M g(O H)2分解時(shí)失水,生成活性M gO,M gO是實(shí)際起作用的阻燃劑及抑煙劑。 此外,M g(OH)2能延遲材料的引燃時(shí)間,能減少材料的生煙量和煙逸出的速度。 此外,高活性的M gO層能吸收很多物質(zhì),包括自由基和炭,后者在材料燃燒時(shí)沉積為灰。 M g(O H)2具有極佳的消煙性能。 以M g(O H)2阻燃PP與以鹵2銻體系阻燃PP生煙量相比,前者的透光率在90%以上,且不隨燃燒時(shí)間而發(fā)生明顯的變化;后者的透光率僅為15%40%。 但由于無(wú)機(jī)阻燃材料添加量過(guò)大，并且與有機(jī)涂料混合性較差，所以將氫氧化鎂表面細(xì)化處理增強(qiáng)可溶性，是現(xiàn)在氫氧化鎂阻燃材料開發(fā)的關(guān)鍵。 除了上述所列舉的幾種外，比較具有開發(fā)價(jià)值的還有許多各個(gè)類型各個(gè)系的阻燃材料。 由于為了獲得更好的阻燃效果以及環(huán)保效果人們將不同類型的阻燃材料符復(fù)合在一起，所以現(xiàn)在阻燃材料的類型也趨向于將復(fù)雜。 3.阻燃材料應(yīng)用現(xiàn)狀就現(xiàn)在而言由于除了一些無(wú)毒無(wú)害的無(wú)機(jī)阻燃劑，氫氧化鎂，氫氧化鋁等。 鹵系(溴系和氯系)阻燃劑的應(yīng)用也十分廣泛,主要原因是鹵系阻燃劑的添加量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少,鹵系特別是溴系阻燃劑的阻燃效率特別高。 就目前的情況來(lái)看,鹵和具有協(xié)同效應(yīng)的鹵銻系統(tǒng)在世界阻燃劑用量中已占據(jù)主要份額,其中用量最大的是溴系阻燃劑,主要有四溴雙酚A、十溴聯(lián)苯醚、四溴鄰苯二甲酚酐、二溴新戊二醇,但溴系阻燃劑的嚴(yán)重缺點(diǎn)是降低被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性,燃燒時(shí)生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體。 1986年據(jù)瑞士科學(xué)家報(bào)道,多溴二苯醚燃燒時(shí),生成有毒致癌的多溴代二苯并二口惡烷及二苯并呋喃,同年德國(guó)也有類似報(bào)道。 反對(duì)鹵化物作為阻燃劑的科學(xué)家(包括生態(tài)學(xué)家、環(huán)境學(xué)家、綠色化學(xué)家)出現(xiàn)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家(特別是北歐的德國(guó)和瑞典),有關(guān)含鹵化物的阻燃劑帶來(lái)的環(huán)境安全問題在些地方引起了廣泛的關(guān)注。 阻燃材料綠色化的關(guān)鍵是阻燃劑的選擇。 為克服鹵系阻燃劑的不足和提高環(huán)保效果,無(wú)鹵、高效、低煙、低毒新型阻燃劑的合成及其阻燃技術(shù)的研究,是當(dāng)今高分子阻燃材料的發(fā)展方向從阻燃劑發(fā)展的前景來(lái)看,無(wú)鹵的膨脹型阻燃劑、有機(jī)硅阻燃劑、納米級(jí)阻燃劑顯示了強(qiáng)大的生命力,為阻燃材料的綠色化提供了可能。 在我國(guó)的阻燃技術(shù)目前基本上與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家處在同一水平線上,各種阻燃制品的難燃要求也是參照發(fā)達(dá)國(guó)家的同類標(biāo)準(zhǔn)制訂出來(lái)的。 但由于我國(guó)目前還沒有一部較為完整的阻燃法律規(guī)范,使得我國(guó)阻燃制品的生產(chǎn)總量及其使用仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。 如美國(guó)在上世紀(jì)九十年代末期,阻燃塑料制品占其塑料總使用量的40%左右,而與此同時(shí)我國(guó)連1%的阻燃制品都達(dá)不到。 目前,我國(guó)在高聚物(各種塑料包括工程塑料)的阻燃中,主要是以用量少、阻燃效率高且適應(yīng)性廣的添加型溴系阻燃劑為主。 溴系中多溴二苯醚(PBD PO)在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒致癌的多溴代苯并烷(PBDD)和多溴代苯并呋喃(PBDF)。 而且鹵素阻燃劑在燃燒時(shí)生成大量的煙和有毒且具腐蝕性的氣體,可導(dǎo)致單純由火所不能引起的電路系統(tǒng)開關(guān)和其它金屬物件的腐蝕及對(duì)人體呼吸道和其它器官造成危害的嚴(yán)重缺點(diǎn)。 所以我國(guó)雖然阻燃材料研究方面比較不錯(cuò)，但將阻燃材料應(yīng)用到實(shí)際中還在很落后。 4.阻燃材料展望首先由于鹵素阻燃劑產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境問題,目前的無(wú)機(jī)阻燃劑存在高填充而低效的問題,它們必將被低煙、低毒、無(wú)污染的無(wú)鹵高效阻燃劑所代替。 開發(fā)無(wú)鹵的膨脹型阻燃劑、有機(jī)硅阻燃劑和納米級(jí)阻燃劑將給阻燃材料帶來(lái)新的生機(jī),綠色化的阻燃材料將會(huì)在市場(chǎng)上占有越來(lái)越大的份額膨縱觀近年來(lái)天然橡膠阻燃技術(shù)的研究開發(fā)與發(fā)展?fàn)顩r，可看出其發(fā)展趨勢(shì)為環(huán)?；?、低毒化、高效化、多功能化、納米化、微膠囊化。 其中微膠囊化彌補(bǔ)了有機(jī)阻燃材料與無(wú)機(jī)阻燃材料的不足，采用超細(xì)化、表面處理等技術(shù)對(duì)阻燃劑進(jìn)行改性，并且最大限度保持阻燃劑的原有特性。 無(wú)機(jī)納米復(fù)合阻燃材料在降低材料的釋熱性和質(zhì)量損失速率上及滿足環(huán)保要求上都十分受人們青睞，以及有機(jī)硅和其它阻燃劑或非阻燃物的協(xié)同阻燃作用開發(fā)等，具有很好的發(fā)展前景。 美國(guó)“非織造工業(yè)”副主編Ellen Wuagneux對(duì)阻燃技術(shù)作了簡(jiǎn)要分析。 他認(rèn)為，阻燃材料營(yíng)銷業(yè)目前正走熱，但全球原料供應(yīng)商并不同步；美國(guó)州級(jí)和聯(lián)邦級(jí)新的法規(guī)以及現(xiàn)代化技術(shù)的興起，都空前地對(duì)這一行業(yè)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。 在中國(guó)也是如此，阻燃材料正面臨著新對(duì)舊的替代，更行各業(yè)對(duì)優(yōu)秀阻燃材料的需求也越來(lái)越迫切。 自改革開放以來(lái)，我國(guó)的建筑裝飾行業(yè)在蓬勃發(fā)展，人民生活水平在不斷提高，美化生活、環(huán)境已成為生活中不可缺少的內(nèi)容，尤其是人們對(duì)居室環(huán)境的改善持有強(qiáng)烈的欲望，裝修熱已遍及全國(guó)，加之科研部門已將雕花門列為開發(fā)研制的重點(diǎn)；城建設(shè)計(jì)人員也將雕花門系列請(qǐng)上了圖紙，新建的居民小區(qū)、商品房、賓館、飯店、別墅正在逐步以雕花門取代價(jià)格昂貴的木門，最為值得推廣使用的一點(diǎn)是國(guó)家規(guī)定今后在建筑裝飾行業(yè)盡可能使用防火、阻燃材料,并有硬性規(guī)定的趨勢(shì)。 為此,阻燃性雕花門以其防火、阻燃、新型、豪華、價(jià)格低廉、易于制作的優(yōu)異特點(diǎn),必將占領(lǐng)建筑裝飾行業(yè),成為新一代新型材料的姣姣者。 我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊，人口眾多的國(guó)家，原有的居住環(huán)境隨著地區(qū)改造，危舊房改造逐步淘汰，代之以嶄新的居住環(huán)境和面貌而出現(xiàn)。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字，表明今后十年內(nèi)是我國(guó)大規(guī)?；窘ㄔO(shè)，房屋改造的十年。 每年新建、改建的住宅達(dá)46千萬(wàn)套，每套居室需安裝5扇門，以此為基數(shù)，每年僅門的需求量就是23億扇，需新建擴(kuò)建日產(chǎn)100扇門的專業(yè)生產(chǎn)廠家20003000家，每個(gè)省平均需要此類生產(chǎn)廠家70100個(gè)。 可是目前我國(guó)專業(yè)生產(chǎn)廠家屈指可數(shù)，可見其市場(chǎng)需求是多么迫切，其前景是多么寬廣。 參考文獻(xiàn)1.查忠勇，侯文斌，晏華.無(wú)鹵阻燃材料的研究進(jìn)展J.材料導(dǎo)報(bào)網(wǎng)刊,xx,3 (2):1112.2.周安安.有機(jī)硅阻燃劑協(xié)同阻燃作用的研究進(jìn)展J.有機(jī)硅材料,xx,19 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