聚合物材料不会“火”-阻燃聚合物！

   众所周知，聚合物普遍具有比重小、易加工、绝缘、耐腐蚀、和易燃的特性。而就是因为聚合物耐热性差、高温下力学性能不稳定、易燃烧这些问题，大大限制了聚合物的应用范围。那么如何提高聚合物材料阻燃性能便成为了研究的重点。小编今天就来带你了解聚合物材料如何不“火”。

聚合物的燃烧过程

      说起如何让聚合物材料阻燃，就要先带大家简单了解聚合物的燃烧过程。聚合物燃烧过程可以简要分为图示中的五步：加热熔融、热分解、着火、燃烧、火焰传播。

      在燃烧时，有机物会熔融，发生链式热氧化裂解反应，高分子长链会迅速崩溃，液态和固态有机物变成可燃性气体（小分子烃）小分子烃的燃烧也是自由基链式反应，最终会生成二氧化碳和水。小分子烃燃烧产生的热量又会为聚合物分解继续提供能量，形成循环，燃烧更加剧烈，形成火焰传播。

阻燃的手段

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捕捉自由基和阻低自由基的能量是阻燃的关键

自熄性聚合物

      自熄性聚合物往往由于自身存在某些侧基或主链上存在某些原子而达到了离火自熄、燃烧不滴落的特点；其中主要包括含卤素的聚合物、主链或侧链上有磷、氮原子的聚合物和含硫高聚物。这些化合物往往拥有相对较高的耐热性，在燃烧分解时，产生的卤化氢和磷酸，可以捕捉自由基，有利于碳化阻燃。自熄性聚合物虽然有着优异的阻燃效果，但是由于燃烧会产生有毒气体、大多数发烟率相对较高、对环境和人体都有一定损害。

含卤素的聚合物

主链上存在磷、氮的聚合物

侧链上存在磷和氯的聚合物

含硫高聚物--聚苯硫醚

       聚苯硫醚耐高温，熔点在280-290℃，长期使用温度可达200-230℃，短期可承受260℃的高温。耐腐蚀性仅次于聚四氟乙烯，耐候性好，不易老化。阻燃方面无需加入阻燃剂，在火上点燃时不滴落，离火时自熄，发烟率远低于卤代聚合物，安全性极高，是极好的自熄性聚合物。

加入阻燃剂

      在选择阻燃剂前，基础聚合物也要多多考虑，基础往往应当自身具备一定阻燃性、燃烧传播速率较小、耐热性比较好、与填充剂、阻燃剂的相容性比较好。

      阻燃剂发挥阻燃作用通常取决与以下几个效应：吸热效应、覆盖效应、稀释效应、抑制效应、增强效应。同时阻燃剂本身必须是不可燃或低燃性物质、在高分子材料中有较好的分散性、不能破坏聚合物的物理特性、在燃烧条件下本身不释放大量毒气。接下来将从无机阻燃剂和有机阻燃剂两个分类进行解释。

无机阻燃剂

红磷母粒阻燃剂

      对于无机阻燃剂而言往往采用红磷、卤化物、氢氧化铝、二氧化锑、二氧化硅等材料。其中二氧化锑、二氧化硅要与卤类有机阻燃剂并用才能显示效果，氢氧化铝又能放出结晶水起到阻燃效果又能起到填充作用，卤化物会产生一定烟气污染环境，红磷效果最好，还能提高聚合物的力学性能。

      总的来说无机阻燃剂既能阻燃，又可以作为填料获得高度的阻燃效果，低发烟、无毒害性、降低聚合物材料的成本，但是会改变聚合物材料原有的其他性能。

有机阻燃剂

      对于有机阻燃剂，可大致分为有机磷系阻燃剂和有机卤系阻燃剂。有机磷系阻燃剂多为液态，有毒性，发烟量大，易于水解，热稳定性差。有机卤系阻燃剂，氯类阻燃剂热稳定性差，毒性大；溴类阻燃性好但是价格较高；脂肪族和脂肪环族含溴阻燃剂是阻燃效果最好的阻燃剂。

    其中值得一提的是三溴苯基马来酰亚胺（TBPMI）是一种耐热、高活性阻燃单体，用作高分子耐热改性剂，具有耐热程度高、阻燃性好、与各种热塑性树脂相容性好、毒性低、热稳定性能强等特点。

      总的来说聚合物材料在阻燃方面存在的最大的问题便是毒性，减小毒性，不破坏聚合物本身其他性质将成为阻燃研究的重点。

参考文献

1. 赵小平，《聚合物的燃烧过程和阻燃机理》，1994，p1-p8

2. 于永忠等,《阻燃材料手册》,P14,19915

3. 葛世成,郭艳良,《阻燃材料与技术》,1988,P57一626

4. 蔡永源、刘静娴,《高分子材料阻燃手册》,P43,1993