賀春江，張國(guó)文，潘會(huì)鵬，張憲清，黨 佳，陳傳志（.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京市 0008；.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所，北京市 0008）

無鹵阻燃聚合物抑煙的研究進(jìn)展

賀春江1，張國(guó)文1，潘會(huì)鵬1，張憲清2，黨 佳2，陳傳志2
（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京市 100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所，北京市 100081）

綜述了近10年來國(guó)內(nèi)外關(guān)于無鹵阻燃聚合物抑煙的研究進(jìn)展。主要闡述了聚烯烴、環(huán)氧樹脂、乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚酯、聚氨酯及橡膠等聚合物在抑煙研究方面的最新進(jìn)展。著重論述了膨脹阻燃劑、金屬氫氧化物阻燃劑、實(shí)驗(yàn)室合成的新型抑煙劑、膨脹阻燃劑與金屬氫氧化物協(xié)效阻燃體系，蒙脫土與膨脹阻燃劑協(xié)效阻燃體系，金屬氧化物與膨脹阻燃劑協(xié)效阻燃體系等各組分用量及配比對(duì)聚合物煙密度的影響規(guī)律，并對(duì)它們的抑煙機(jī)理進(jìn)行了討論。結(jié)合目前研究中存在的問題，對(duì)無鹵阻燃聚合物的抑煙研究方向進(jìn)行了展望。

無鹵阻燃聚合物 抑煙 膨脹阻燃劑 金屬氫氧化物

聚合物燃燒時(shí)會(huì)伴隨煙的產(chǎn)生?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，與火相比，煙及有毒氣體對(duì)人的危害更大，直接影響人員逃生及財(cái)產(chǎn)的搶救。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%的火災(zāi)死亡事故是由于煙及有毒氣體窒息造成的。隨著人們防火意識(shí)不斷增強(qiáng)，很多行業(yè)建立了相關(guān)阻燃材料及阻燃制品的標(biāo)準(zhǔn)，且大多都對(duì)煙密度進(jìn)行了嚴(yán)格的限定。近年來，無鹵阻燃材料的研究開發(fā)已成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中，抑煙問題仍然是研究及應(yīng)用中的難點(diǎn)。本文介紹了國(guó)內(nèi)外近10年來聚烯烴、環(huán)氧樹脂、乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）、聚酯、聚氨酯（PU）、橡膠等聚合物在抑煙方面研究的最新進(jìn)展，以期對(duì)低煙無鹵阻燃材料的研究開發(fā)提供參考。

1 無鹵阻燃聚合物抑煙的研究進(jìn)展

膨脹阻燃劑通常由炭源、酸源和氣源3部分組成。炭源是能夠生成多孔炭層的物質(zhì)，一般是含碳豐富的多官能團(tuán)成炭劑（如季戊四醇、雙季戊四醇和淀粉等）。酸源一般是在加熱條件下釋放無機(jī)酸的化合物，應(yīng)具有較高的沸點(diǎn)和適中的氧化性［如聚磷酸銨（APP）］，能使含碳多元醇脫水。氣源是受熱放出惰性氣體的化合物，一般是銨類或酰胺類物質(zhì)［如三聚氰胺（MEL），尿素等］，這些能發(fā)泡膨脹的物質(zhì)須在適宜的溫度分解，并產(chǎn)生大量氣體。燃燒時(shí)，膨脹阻燃劑各組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成多孔膨脹炭層，該炭層能起到隔熱、隔氧和抑煙的作用，從而達(dá)到阻燃目的。膨脹阻燃劑的化學(xué)組成、用量及配比、燃燒時(shí)形成的炭層的致密度等因素均會(huì)影響抑煙效果。

1.1 膨脹阻燃劑對(duì)聚合物抑煙性能的影響

Thirumal等［1］發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺正磷酸鹽（MP）和三聚氰胺聚磷酸鹽（MPP）都有助于硬質(zhì)PU泡沫煙密度的降低，其中MP的抑煙效果更好。PU/ MPP和PU/MP的最大煙密度（MSD）分別為60%，33%，而PU/MPP和PU/MP的煙密度等級(jí)（SDR）分別為63%，17%。分析認(rèn)為，與MPP相比，MP的加入減少了PU的不完全燃燒現(xiàn)象，使二氧化碳生成量提高，因此生煙較少。Guo Yuhua等［2］研究發(fā)現(xiàn)，APP的加入可以提高低密度聚乙烯（LDPE）/線型低密度聚乙烯（LLDPE）的阻燃性能和抑煙性能，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的APP，復(fù)合材料的垂直燃燒等級(jí)可以達(dá)到V-0級(jí)。Sun Zhidan等［3］研究了高密度聚乙烯（HDPE）/EVA/可膨脹石墨（EG）體系的阻燃及熱降解行為，發(fā)現(xiàn)，EG的加入可以促進(jìn)體系成炭，防止聚合物進(jìn)一步降解。HDPE/ EVA，HDPE/EVA/未改性EG，HDPE/EVA/改性EG的一氧化碳、二氧化碳生成量及生煙速率（SPR）均依次減小。

1.2 膨脹阻燃劑的協(xié)效抑煙研究

1.2.1 蒙脫土的協(xié)效抑煙進(jìn)展

蒙脫土無論單獨(dú)使用還是與APP基膨脹阻燃劑并用，在多個(gè)聚合物體系［如LLDPE/EVA，聚丙烯（PP）/EVA，LLDPE，PP等］中均顯示出顯著的阻燃和抑煙效果。研究表明，加入少量蒙脫土就可以使體系燃燒時(shí)的煙釋放量、熱釋放速率（HRR）以及質(zhì)量損失率減少。這是因?yàn)槊擅撏恋募尤?，促進(jìn)了聚合物在燃燒過程中形成更均勻、致密、穩(wěn)定的炭層，阻隔熱、氧氣及可燃揮發(fā)物的擴(kuò)散，從而起到阻燃、抑煙作用［4-7］。

1.2.2 金屬化合物的協(xié)效抑煙進(jìn)展

一些含鐵、銅及鉬等的化合物對(duì)膨脹阻燃劑具有催化作用，添加少量即可顯著降低煙密度。

Wu Zhiping等［8］研究發(fā)現(xiàn)，氧化銅可以顯著降低環(huán)氧樹脂/膨脹阻燃劑/鈦酸酯偶聯(lián)劑體系的SDR和MSD，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的氧化銅，MSD 和SDR分別降低20.3%和39.1%。扈中武等［9］研究了金紅石型及銳鈦型TiO2對(duì)APP/季戊四醇/MEL/硅丙乳液防火涂料阻燃抑煙性能的影響，發(fā)現(xiàn)銳鈦型TiO2比金紅石型TiO2抑煙效果好，當(dāng)添加量為60 phr時(shí)，SDR達(dá)到19.41%。張勝等［10］研究發(fā)現(xiàn)，鉬酸銨的加入可以提高防火涂料的成炭率，改善炭層質(zhì)量，使炭層內(nèi)部形成均勻的泡狀結(jié)構(gòu)，在斷面形成海綿狀結(jié)構(gòu)，從而使防火涂料具有更好的阻燃效果，并可以顯著降低防火涂料的產(chǎn)煙量。當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30%時(shí)，防火涂料的殘?zhí)苛扛哌_(dá)23%，耐燃時(shí)間為65 min，而且產(chǎn)煙量較低，SDR僅為21.30%。 高廣剛等［11］利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)一種Keggin型多金屬氧酸鹽（十二鉬磷酸鹽）進(jìn)行表面包覆處理，然后與膨脹阻燃電纜材料共混制備了一種低煙阻燃復(fù)合材料，研究了表面包覆的多金屬氧酸鹽在該復(fù)合材料中的抑煙作用以及對(duì)材料性能的影響。結(jié)果表明：引入多金屬氧酸鹽可以在一定程度上抑制復(fù)合材料在燃燒過程中的煙氣釋放，其中，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～3.0%經(jīng)包覆處理的多金屬氧酸鹽的膨脹阻燃電纜材料，其煙密度可以降低15%；另外，該多金屬氧酸鹽基抑煙劑對(duì)膨脹阻燃電纜材料的力學(xué)性能、阻燃性能及電性能等的影響很小。趙薇等［12］研究了4種抑煙劑對(duì)膨脹型防火涂料的抑煙效果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Mg（OH）2，Sb2O3，二茂鐵，Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.0%，1.0%，2.0%，1.5%時(shí)，膨脹型防火涂料的產(chǎn)煙量最小，抑煙劑效果最好。與未添加抑煙劑的試樣相比，產(chǎn)煙量下降46%。Chen Xilei等［13］研究了鐵氧綠對(duì)熱塑性PU/APP體系抑煙性能的影響。結(jié)果表明，鐵氧綠可以有效降低熱塑性PU的HRR、總熱釋放量（THR）、生煙總量（TSR），與APP并用可以進(jìn)一步提高抑煙效果。抑煙機(jī)理為鐵氧綠可以促進(jìn)熱塑性PU/APP體系在燃燒過程中形成結(jié)構(gòu)更緊密的炭層，該炭層有效地阻礙了熱的傳導(dǎo)及煙的生成。Chen Xilei等［14］研究了鐵氧綠對(duì)環(huán)氧樹脂/季戊四醇/APP的抑煙性能及燃燒行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)，適量的鐵氧綠可以顯著降低復(fù)合材料的HRR，THR，TSR等，是一種有效的抑煙劑。這是因?yàn)殍F氧綠可以催化環(huán)氧樹脂/季戊四醇/APP在較低溫度條件下成炭并顯著提高炭層穩(wěn)定性。

1.2.3 其他協(xié)效抑煙材料

胡小平等［15］研究了改性海泡石/膨脹阻燃劑協(xié)效阻燃不飽和聚酯（UPR）的阻燃性能。結(jié)果表明：當(dāng)UPR、海泡石、APP、季戊四醇質(zhì)量比為70∶5∶15∶10時(shí)，極限氧指數(shù)（LOI）可達(dá)27.4%，SDR為49.77%。而純UPR的LOI為19.4%，SDR為73.77%。分析機(jī)理認(rèn)為，海泡石與APP/季戊四醇體系具有協(xié)效阻燃效應(yīng)，在點(diǎn)燃初期使炭層更加致密，有利于更好的阻止氧氣和熱量的傳遞，以致TSR更小、SPR更慢。Chen Xilei等［16］研究發(fā)現(xiàn)，中空玻璃微珠和APP在熱塑性PU中有顯著的協(xié)同抑煙、阻燃效應(yīng)。抑煙機(jī)理為APP和中空玻璃微珠可以在燃燒物表面形成較完整的隔熱層，從而有效阻止了熱傳導(dǎo)及煙釋放。

1.3 金屬氫氧化物及硼酸鋅等無機(jī)物的抑煙研究

1.3.1 無機(jī)阻燃劑的抑煙研究

Ahmet等［17］研究了Mg（OH）2為阻燃劑對(duì)硅烷交聯(lián)絕緣電纜料性能的影響。Mg（OH）2用量從120 phr增至170 phr，煙密度逐漸減小。當(dāng)Mg（OH）2用量為130～140 phr時(shí)，擠出物外觀光滑，物性可以滿足標(biāo)準(zhǔn)電纜要求。Liu Hui等［18］研究了高能電子束交聯(lián)HDPE/EVA/Mg（OH）2復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，有助于降低煙密度。這是因?yàn)殡娮邮宦?lián)使Mg（OH）2被包覆得更緊密，燃燒過程中HDPE/EVA所形成的炭層內(nèi)的泡孔更細(xì)小，表面的裂縫更小，這種炭層結(jié)構(gòu)對(duì)火的阻隔作用更顯著。Wu Zhiping等［19］研究了超細(xì)硼酸鋅對(duì)LDPE/膨脹阻燃體系抑煙性能的影響，結(jié)果表明，超細(xì)硼酸鋅可以顯著抑制煙的生成，降低一氧化碳和二氧化碳生成量。Demirel等［20］研究了硼酸鋅、硼酸和Mg（OH）2阻燃玻璃纖維增強(qiáng)聚酯的性能，發(fā)現(xiàn)玻璃纖維、硼酸、硼酸鋅、Mg（OH）2都可以顯著降低煙密度，其中硼酸鋅的抑煙效果最顯著。Liu Junjun等［21］研究了乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）含量對(duì)LLDPE/EAA/ Mg（OH）2復(fù)合材料阻燃性能及力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著EAA含量增大，LLDPE含量減小，SPR逐漸減小。分析認(rèn)為， EAA的加入使Mg（OH）2分散更均勻，抑制了可燃物向氣相遷移。Xu Sailong等［22］研究了鎂鋁水滑石（MgAl-LDH）、鋅鎂鋁水滑石（ZnMgAl-LDH）對(duì)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）煙密度的影響，發(fā)現(xiàn)水滑石在ABS中表現(xiàn)出較好的阻燃和抑煙效果，鋅二價(jià)離子的引入可以進(jìn)一步提高抑煙效果。ABS，ABS/MgAl-LDH，ABS/ ZnMgAl-LDH的LOI分別為17.8%，27.5%，28.3%；MSD分別為99.0%，72.2%，61.1%。這是因?yàn)樗谌紵^程中可以促進(jìn)ABS成炭，延緩了氧氣向內(nèi)部擴(kuò)散以及內(nèi)部可燃物向外部擴(kuò)散。Sabet等［23］研究了Al（OH）3阻燃LDPE的阻燃性能，發(fā)現(xiàn)隨著Al（OH）3用量的提高，粒徑的減小，LDPE的LOI提高，煙密度顯著降低。

1.3.2 蒙脫土的協(xié)效抑煙

與膨脹阻燃體系中的規(guī)律相似，蒙脫土和金屬氫氧化物并用在多個(gè)聚合物（如LLDPE/EVA，EVA，乙丙橡膠和聚乙烯醇等）體系中均顯示出顯著的阻燃和抑煙效果。結(jié)果表明，用少量的蒙脫土替代部分金屬氫氧化物，可以使體系燃燒時(shí)的MSD、熱釋放速率峰值（PHRR）和HRR減小。機(jī)理為蒙脫土具有層狀片層結(jié)構(gòu)，促進(jìn)聚合物形成更均勻、致密、穩(wěn)定的炭層，從而阻隔熱、氧氣及可燃揮發(fā)物的擴(kuò)散，起到阻燃抑煙作用［24-27］。

1.3.3 其他協(xié)效抑煙材料

Liang Jizhao等［28］研究了PP/Al（OH）3/Mg（OH）2/硼酸鋅體系的阻燃性能，發(fā)現(xiàn)隨著阻燃劑用量的增加，阻燃劑顆粒直徑增大，體系的煙密度降低，硼酸鋅和Al（OH）3/Mg（OH）2在PP中有顯著的協(xié)效阻燃效應(yīng)。硼酸鋅可進(jìn)一步提高PP/Al（OH）3/ Mg（OH）2體系的抑煙性能。羅超云等［29］研究了硅橡膠協(xié)同Mg（OH）2、紅磷、APP、硼酸鋅對(duì)高抗沖聚苯乙烯力學(xué)性能和阻燃性能的影響。結(jié)果表明：?jiǎn)为?dú)使用硅橡膠不能阻燃高抗沖聚苯乙烯，但能降低高抗沖聚苯乙烯的產(chǎn)煙量；硅橡膠用量增加，產(chǎn)煙量稍有減少。這是因?yàn)楣柘鹉z在高抗沖聚苯乙烯中形成三維網(wǎng)絡(luò)，且燃燒后在表面形成較密的硅化合物層，阻礙高抗沖聚苯乙烯滴落和黑煙向外擴(kuò)散。彭輝等［30］研究微膠囊包覆紅磷（MRP）和硼酸鋅在LLDPE/Al（OH）3/Mg（OH）2中的協(xié)效阻燃及抑煙作用。研究表明：MRP在LLDPE/Al（OH）3/Mg（OH）2體系中有良好的協(xié)效阻燃效果；MRP與硼酸鋅復(fù)合能夠更好地發(fā)揮協(xié)效阻燃作用，復(fù)配阻燃劑添加量為93 phr時(shí)，LLDPE/Al（OH）3/Mg（OH）2/MRP/硼酸鋅體系的LOI高達(dá)38.1%，MSD為53.0%；協(xié)效阻燃抑煙作用以凝聚相交聯(lián)成炭為主。

1.4 膨脹阻燃劑與金屬氫氧化物協(xié)效抑煙

膨脹阻燃劑與金屬氫氧化物阻燃機(jī)理和抑煙機(jī)理各不相同，如果匹配合適，會(huì)具有顯著的協(xié)效抑煙效果，這為進(jìn)一步提高抑煙性能提供了新的途徑。

Sung等［31］研究了無鹵阻燃劑EG，MRP，APP，Al（OH）3對(duì)丁腈橡膠（NBR）發(fā)泡及阻燃性能的影響，發(fā)現(xiàn)EG的抑煙效果好于APP和MRP。NBR發(fā)泡膠空白樣的煙密度為0.107，而加入30 phr EG后，煙密度減小到0.037。鄭巖［32］研究了Mg（OH）2、膨脹阻燃劑、Al（OH）3、硼酸鋅對(duì)酚醛樹脂（PF）阻燃性能的影響，發(fā)現(xiàn)PF/Mg（OH）2/Al（OH）3，PF/膨脹阻燃劑，PF/硼酸鋅等的生煙率均比純PF的小，其中，PF/Mg（OH）2/Al（OH）3的生煙率最小，為72%。Li Long等［33］合成了鎂鋁鐵水滑石（MgAlFe-LDH），研究MgAlFe-LDH和MEL對(duì)EVA阻燃性能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，EVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%～17.5%，隨著MEL用量增加，煙密度逐漸減??；MgAlFe-LDH與MEL具有顯著的協(xié)效抑煙和阻燃效應(yīng)。Gao Liping 等［34］研究EG，MP，水滑石協(xié)效阻燃松香基硬質(zhì)PU泡沫結(jié)構(gòu)與性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，與純松香基硬質(zhì)PU泡沫相比，加入10 phr EG，10 phr MPP，3 phr水滑石的松香基硬質(zhì)PU泡沫體系的平均SPR、平均煙釋放速率、平均比消光面積、生煙總量、一氧化碳與二氧化碳釋放速率比值分別降低26.9%，25.5%，2.7%，0.8%，16.7%。水滑石與EG，MPP具有顯著的協(xié)效阻燃、抑煙效應(yīng)。李興建等［35］研究了Al（OH）3/ Mg（OH）2/MP無鹵膨脹型阻燃硅橡膠的結(jié)構(gòu)與性能，發(fā)現(xiàn)Al（OH）3/Mg（OH）2/MP具有協(xié)效阻燃抑煙作用。這是因?yàn)镸P與金屬氧化物共同形成一層致密的膨脹層，減少了可燃?xì)怏w和煙霧的釋放，使生煙量降低。Li Long等［36］研究了APP和水滑石對(duì)EVA的協(xié)同阻燃效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)APP的加入可以進(jìn)一步降低EVA/水滑石體系的煙密度。機(jī)理為，水滑石在熱分解初期釋放出水吸收熱量，APP受熱分解一方面放出氮?dú)?、氨氣等氣體稀釋周圍的氧氣，同時(shí)促進(jìn)阻燃EVA體系成炭，阻礙熱、氧氣及可燃揮發(fā)物的擴(kuò)散，延緩了燃燒進(jìn)程。劉躍軍等［37］研究了含稀土元素水滑石和膨脹阻燃劑對(duì)聚丁二酸丁二酯（PBS）阻燃性能及熱性能的影響。結(jié)果表明：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的含稀土元素水滑石的加入能提高膨脹炭層的致密度和強(qiáng)度，該炭層能明顯降低HRR和SPR，有效地降低了可燃小分子和煙塵的釋放，使膨脹阻燃效率提高。1 phr 水滑石、19 phr膨脹阻燃劑、80 phr PBS體系的SPR峰值比20 phr膨脹阻燃劑、80 phr PBS體系和純PBS的分別低17%，35%。凌啟飛等［38］分別研究了Al（OH）3與APP對(duì)聚乳酸/竹粉復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明，APP和Al（OH）3均對(duì)復(fù)合材料具有阻燃作用。其中，APP對(duì)抑制復(fù)合材料燃燒過程中熱量的釋放效果明顯，但生煙總量大；而Al（OH）3對(duì)復(fù)合材料的抑熱作用不及APP，但抑煙效果顯著，平均煙釋放速率約為0.02 m2/s。復(fù)合材料經(jīng)APP和Al（OH）3阻燃處理后，其燃燒過程中一氧化碳和二氧化碳的釋放速率均有明顯下降，同時(shí)也推遲了一氧化碳和二氧化碳的釋放速率峰的形成。

1.5 實(shí)驗(yàn)室合成的抑煙劑

為了解決現(xiàn)有的材料抑煙效率低的問題，人們一直在嘗試合成新的高效抑煙劑。

Harpal等［39］通過化學(xué)反應(yīng)合成了紅磷-MEL-尿素-甲醛復(fù)合阻燃劑，并研究了該阻燃劑對(duì)UPR性能的影響。結(jié)果表明，加入復(fù)合阻燃劑后，無論是有焰燃燒和還是無焰燃燒，UPR的TSR及SPR都減小。汪關(guān)才等［40］采用鉬酸銨、磷酸二氫鈉、鎢酸鈉通過化學(xué)沉淀法合成了磷鉬鎢雜多酸銨（AMTP）。UPR中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的AMTP，LOI從19.6%升至24.2%，垂直燃燒等級(jí)達(dá)V-2級(jí)，SDR從75.25%降至70.27%，MSD從95.73%降至92.16%。AMTP的阻燃、抑煙機(jī)理可概括為：1）AMTP在第一，第二階段受熱分解時(shí)會(huì)吸熱且放出大量水及氨氣等不燃?xì)怏w，分解吸熱可以降低UPR表面的溫度而使其降解為小分子的速率減慢，不燃?xì)怏w的放出則可稀釋可燃?xì)怏w、氧氣及煙霧的濃度，達(dá)到阻燃抑煙效果；2）AMTP在第二階段分解會(huì)形成磷的含氧酸（如偏磷酸），這類含氧酸既可以覆蓋于UPR表面形成液膜，又可以在其表面加速脫水炭化形成炭層，液膜和炭層均可隔熱、隔氣從而達(dá)到阻燃的目的；3）在第二階段分解生成的三氧化鉬等化合物可能通過Lewis酸機(jī)理使UPR在燃燒時(shí)不能通過環(huán)化而生成芳香族化合物，此類化合物是煙的主要組成部分。Gao Ming等［41-45］把少量的Si，Zn，Mn，Mg，Cu元素引入阻燃劑中合成了一系列新型廉價(jià)高分子膨脹阻燃劑，并研究了它們對(duì)環(huán)氧樹脂性能的影響。當(dāng)這些元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～4%時(shí)，合成的阻燃劑可以提高環(huán)氧樹脂的LOI及殘?zhí)柯?，并使環(huán)氧樹脂的SDR，MDR顯著降低。李斌［46］通過化學(xué)合成制備了一種新型功能型膨脹阻燃劑——二苯基-磷基-（三乙氧基-硅基）丙胺（DPTP），研究發(fā)現(xiàn)，與純PU相比，加入10 phr DPTP后，復(fù)合材料的PHRR降低了33.6%，THR降低了47.1%，煙釋放速率峰值降低了78.6%，TSR降低了68.0%。盧林剛等［47］合成新型樹狀單分子磷-溴阻燃劑1，3，5-三（5，5-二溴甲基-1，3-二氧雜己內(nèi)磷酰氧基）苯（FR），制備了阻燃環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，并研究了FR對(duì)環(huán)氧樹脂阻燃性能及燃燒性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)FR質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，復(fù)合材料的LOI達(dá)到29.4%，垂直燃燒等級(jí)為V-0級(jí)，其HRR、有效燃燒熱、比消光面積及質(zhì)量損失速率較純環(huán)氧樹脂分別降低87.5%，92.8%，90.8%，58.5%，呈現(xiàn)出良好的阻燃效果和抑煙性能；掃描電子顯微鏡觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，阻燃環(huán)氧樹脂復(fù)合材料燃燒后形成了均勻閉孔炭層。

2 結(jié)語(yǔ)

近10年來，對(duì)于聚合物材料的抑煙研究取得了很大進(jìn)展，特別是在APP、MEL衍生物以及金屬氫氧化物等常用阻燃劑的協(xié)效阻燃效應(yīng)方面發(fā)現(xiàn)了許多具有優(yōu)異抑煙性能的復(fù)合阻燃劑。某些金屬氧化物和納米黏土等添加量很少即可以顯著提高復(fù)合材料的抑煙性能。這為利用已有的工業(yè)化材料進(jìn)一步提高聚合物的抑煙性能、降低總阻燃劑使用量提供了新的思路和途徑。實(shí)驗(yàn)室合成的一些新型的具有顯著抑煙效果的抑煙劑，在環(huán)氧樹脂和PU等聚合物中顯示出很好的應(yīng)用效果。對(duì)新型高效抑煙劑的合成及工業(yè)化研究、抑煙機(jī)理的研究、抑煙劑復(fù)配技術(shù)的研究仍將是無鹵阻燃聚合物材料開發(fā)的重點(diǎn)。

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Research progress on smoke suppression of halogen free flame retardant polymer materials

He Chunjiang1， Zhang Guowen1， Pan Huipeng1， Zhang Xianqing2， Dang Jia2， Chen Chuanzhi2
（1. Metals and Chemistry Research Institute， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China；2. Standards & Metrology Research Institute， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China）

This paper reviews the research progress in the last 10years on smoke suppression of halogen free flame retardant polymer which include polyolefin， epoxy resin， ethylene-vinyl acetate copolymer，polyester， polyurethane and rubber. The impact of component and ratio of the intumescent flame retardant，metal hydroxide， newly synthesized smoke suppression agents， synergistic system of intumescent flame retardant and metal hydroxide， synergistic system of montmorillonite and intumescent flame retardant， and synergistic system of metal oxide and intumescent flame retardant on the smoke density of these polymer systems are discussed along with the mechanism of smoke suppression. The future development of this technique is forecasted by reference to the issues within.

halogen free flame retardant polymer； smoke suppression； intumescent flame retardant； metal hydroxide

TQ 332.5

A

1002-1396（2016）04-0072-06

2016-01-27；

2016-04-26。

賀春江，男，1976年生，碩士，副研究員，2003年畢業(yè)于北京化工大學(xué)材料學(xué)專業(yè)，目前主要從事鐵路用高分子材料的研究開發(fā)工作。E-mail：13718307322@163.com。

北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2142038），中國(guó)鐵道科學(xué)研究院院基金項(xiàng)目（2015YJ076）。