姜存華

（山東兗礦魯南化工有限公司，山東滕州 277500)

高分子材料目前被廣泛應(yīng)用于車輛工程建設(shè)、房屋裝修等眾多領(lǐng)域，因其耐腐蝕性強、分子結(jié)構(gòu)靈活、力學(xué)性能良好等優(yōu)點而備受關(guān)注。然而，當(dāng)下高分子材料普遍存在阻燃性能差的缺點，致使其在使用過程中極易引發(fā)火災(zāi)等重大風(fēng)險，給人們的生命安全帶來極大的損害。因此，必須對其阻燃性能進行一定的改善，進而提高其應(yīng)用的范圍，以保證其安全性和可靠性能夠得到發(fā)揚。

1 高分子材料的燃燒機理與阻燃機理

1.1 高分子材料的燃燒機理

當(dāng)溫度升高到一定數(shù)值時，高分子材料受熱，會自動分解出具有揮發(fā)性能的可燃物質(zhì)，當(dāng)上述物質(zhì)在空氣中積攢到一定濃度時，會產(chǎn)生燃燒的現(xiàn)象。具體來說，高分子材料的燃燒可以分為兩個過程，即熱氧的降解與燃燒，包括高分子材料在凝聚相中的降解、分解過程，以及其產(chǎn)物在固相與氣相中的擴散過程，同時，降解過后的產(chǎn)物還能夠與空氣相混合，進而發(fā)生一定的氧化反應(yīng)，并形成鏈?zhǔn)饺紵?/p>

1.2 高分子材料的阻燃機理

從本質(zhì)上來說，阻燃作用是通過阻止或者減緩一個或眾多要素來達到成效的。它一般需要提升高分子材料的熱穩(wěn)定性，進而捕捉一定的游離基，在形成非可燃保護膜的基礎(chǔ)上，吸收一定的熱量，隨后形成氣體的隔離層，最終稀釋氧氣與其他可燃性氣體。一般情況下，阻燃機理可以分為凝聚相阻燃機理、氣相阻燃機理和中斷熱交換阻燃機理。

凝聚相阻燃機理指的是阻燃材料為了阻止或延緩可燃性氣體的產(chǎn)生與自由基的熱分解，需要在固相表面生成數(shù)道碳層，這些碳層需要具備隔熱、難燃、隔氧等性能，以阻止可燃?xì)怏w進入燃燒的氣相中，最終促成燃燒過程的中斷。

氣相阻燃機理指的是，阻燃材料在氣相中延緩鏈?zhǔn)饺紵姆磻?yīng)，或者直接中斷鏈?zhǔn)饺紵姆磻?yīng)過程。

中斷熱交換阻燃機理指的是，阻燃材料通過帶走一部分的熱量，降低熱分解現(xiàn)場的實際溫度，進而阻止可燃性氣體的持續(xù)性產(chǎn)生，最終走向熄滅的結(jié)局[1]。

2 阻燃高分子材料的實際分類

阻燃高分子材料的分類標(biāo)準(zhǔn)具體可參照多種，例如，按照阻燃元素的種類分，阻燃高分子材料可以分為有機磷系、氮系、鹵系、硼系等多種。如果按照被阻燃材料與阻燃高分子兩者之間的關(guān)系分，阻燃劑可以分為反應(yīng)型與添加型兩大類。近年來，隨著學(xué)界專家研究性地深入，出現(xiàn)了磷-氮復(fù)合物等新型膨脹類阻燃高分子材料。

2.1 磷系阻燃高分子材料

當(dāng)前，應(yīng)用最廣泛的磷系阻燃高分子材料含有鹵磷酸酯，主要在火災(zāi)前期，高分子材料處于分解階段時發(fā)揮作用。此外，磷系阻燃高分子材料還包括有機鹽類、磷酸酯、含磷多元醇等化合物。

2.2 鹵系阻燃高分子材料

鹵系阻燃高分子材料的阻燃效果較為明顯，并且其在實際應(yīng)用時添加的含量較少，因此在工程中應(yīng)用的范圍較廣。但鹵系阻燃高分子材料也存在一定的缺陷，即其在投入使用時，能夠產(chǎn)生強烈的腐蝕作用，這是因為其易吸收空氣中存留的大量的水分，進而形成氫鹵酸，該物質(zhì)腐蝕性較強，并且伴隨有大量的煙霧，因此，如何在保持鹵系阻燃高分子材料優(yōu)良的性能下開發(fā)出具有多重功效的新型阻燃高分子材料，成為業(yè)界和學(xué)界普遍關(guān)心的話題。

2.3 本質(zhì)阻燃高分子材料

本質(zhì)阻燃高分子材料本身具有特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，因此不需要對其進行改性就能使其發(fā)揮抗氧化、耐高溫等特點。由于其自身即具備阻燃性，不需要后期繁瑣的改性工作，因此本質(zhì)阻燃高分子材料作為一種新型阻燃高分子材料受到學(xué)者與業(yè)界人士的青睞，但就現(xiàn)階段來說，本質(zhì)阻燃高分子材料存在著價格高昂、制造工藝復(fù)雜的弊端，但其應(yīng)用與普及已經(jīng)成為阻燃高分子材料的一個發(fā)展方向。

2.4 無機阻燃高分子材料

無機阻燃高分子材料的阻燃機理相對來說較為復(fù)雜，一般來說，無極高分子材料在周圍溫度升高時，會釋放出一定量的結(jié)晶水，結(jié)晶水蒸發(fā)后分解，會產(chǎn)生一定的水蒸氣，水蒸氣能夠稀釋可燃性氣體，進而起到了一定的阻燃作用。由于此反應(yīng)能夠吸收大量的燃燒熱量，因此高分子材料表面的溫度會降低，進而導(dǎo)致其燃燒率和熱分解能力也大大降低?？偟膩碚f，無極阻燃高分子材料主要是通過阻燃劑分解吸熱或是通過比容大的填料的蓄熱能力，阻礙高分子材料達到一定的分解溫度，進而實現(xiàn)阻燃效果的[2]。

3 阻燃高分子材料的應(yīng)用

3.1 阻燃高分子材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國加大了對建筑工程的開發(fā)與重視，除了大力開展基礎(chǔ)設(shè)施項目的建設(shè)外，安全問題也日益成為學(xué)界與業(yè)界普遍關(guān)注的話題。具有較高阻燃性的高分子材料，成為保障居民生命安全的強有力盾牌。同時，阻燃性能優(yōu)異的高分子材料，在具體投入使用時，能夠幫助居民節(jié)省裝修成本，還能幫助施工團隊節(jié)省原材料制備時間，因而具有極強的應(yīng)用性能。然而，在當(dāng)下的建筑市場中，應(yīng)用最為廣泛的是聚氨酯、環(huán)氧樹脂和聚烯類等材料，它們的阻燃性能較差，在發(fā)生火災(zāi)時不能展現(xiàn)良好的防護效果，進而無法滿足施工需要與居民的實際需求。因此，如何改良上述原料并使其具備優(yōu)異的性能成為學(xué)界與業(yè)界關(guān)注的話題。當(dāng)前，在建筑施工領(lǐng)域，已經(jīng)有部分阻燃高分子材料被應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。例如，石墨烯可以與硅烷偶聯(lián)劑和一定的含磷阻燃劑反應(yīng)，最終制得相應(yīng)的復(fù)合型阻燃添加劑。該復(fù)合型阻燃添加劑在投入實際使用時，取少量即可滿足建筑原材料的阻燃要求，既能保障建筑物的安全性，又能幫助施工單位降低建筑成本。此外，上述過程中使用到的含磷阻燃劑，可以極大地提高原材料的阻燃性和熱穩(wěn)定性，同時硅烷偶聯(lián)劑也能幫助高分子材料的力學(xué)性能得到一定程度的升高。

3.2 阻燃高分子材料在汽車工程中的實際應(yīng)用

汽車作為人們出行必備的代步工具，隨著經(jīng)濟水平的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的提高而逐漸呈現(xiàn)出新的應(yīng)用類型，在這之中，新能源汽車發(fā)展逐漸成熟，占據(jù)著汽車領(lǐng)域的重要比例。而在新能源電池、汽車的承重零部件等汽車元件中，隨處可見高分子材料的應(yīng)用。當(dāng)下，組成上述元件的高分子材料，絕大多數(shù)為聚烯烴，少部分為聚氨酯、聚碳酸酯等。這些物質(zhì)的阻燃性能相對而言效果堪憂，不能滿足實際的用車需求，甚至在面臨交通事故時，上述物質(zhì)極易因為身處較高溫度中而受熱分解，進而產(chǎn)生燃燒現(xiàn)象，給車主帶來極大的安全隱患，因此，想要汽車安全性得到一定的保障，就要最大化地改善高分子材料的阻燃性能。當(dāng)前，已經(jīng)有部分阻燃高分子材料被應(yīng)用于汽車工程的實際生產(chǎn)中，例如將苯二甲酸乙二胺與磷酸鹽阻燃劑按比例配制，隨后添加在熱塑性工程塑料中，進而利用氮、磷協(xié)同的阻燃作用，共同制備具有阻燃性能的熱塑性工程塑料。一般來說，未添加氮、磷復(fù)合型阻燃劑的熱塑性工程塑料極限氧指數(shù)為18.0%，而當(dāng)添加1∶4氮、磷比例的復(fù)合型阻燃劑后，熱塑性工程塑料的極限氧指數(shù)被提高至25.2%，進而提升了其阻燃性能[3]。

4 結(jié)束語

高分子材料如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，無論是建筑行業(yè)，還是汽車工程行業(yè)，都能找到高分子材料的應(yīng)用場景。雖然有著生產(chǎn)成本較低、吸水性能較好等多重優(yōu)勢，但高分子材料在受熱狀態(tài)下，容易引發(fā)火災(zāi)，因此，如何提高高分子材料的阻燃性能，成為學(xué)界與業(yè)界普遍關(guān)注的重要性命題，雖然現(xiàn)階段與分子材料的阻燃性能有關(guān)的研究并沒有取得顯著的進展，但相信隨著科學(xué)技術(shù)的升級與相關(guān)知識的積累，這一命題最終能取得關(guān)鍵性勝利。