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阻燃材料的發展現狀與趨勢淺析

類别：行業新聞   發布時間：2018-01-05 10:20:10   浏覽：2777 次

  阻燃材料包括有機阻燃材料以及無機阻燃材料，當前的阻燃材料是添加阻燃劑之後的能夠實現阻燃效果的材料。一(yī)般來講，阻燃劑種類多樣，分(fēn)有機阻燃以及無機阻燃，有機阻燃劑阻燃效果好，添加劑比較少。不過有機阻燃劑在燃燒中(zhōng)存在發煙量大(dà)以及釋放(fàng)有毒氣體(tǐ)的弊端。無機材料具有無煙、不揮發以及價格便宜等優點，不過其中(zhōng)存在大(dà)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。無機阻燃劑可以當作助劑添加入塑料或者橡膠當中(zhōng)達到防火(huǒ)的效果。比如在電(diàn)線、汽車(chē)輪胎或者運輸袋中(zhōng)，從而切實保障交通安全以及用電(diàn)安全。此外(wài)，可以添加入各種油漆以及塗料中(zhōng)，從而促使材料具備阻燃性能。
  1. 阻燃劑概述
  阻燃劑是高分(fēn)子合成材料助推劑，利用阻燃劑可以對高分(fēn)子材料進行阻燃處理，從而避免材料燃燒以及阻止火(huǒ)勢蔓延，促使合成材料具有消煙性、自熄性以及難燃性。随着我(wǒ)國的合成材料用品被廣泛應用在許多相關行業，如建築業、紡織業、運輸業、航天業，阻燃劑在這些行業發揮日益重要的作用，現代科學技術不斷發展以及進步，以及各個國家對于安全工(gōng)作的高度重視，因此，促使人們對阻燃劑的安全性以及防火(huǒ)性能要求也越來越高。阻燃劑的品種日益增加并且産量逐漸上升。當前，世界上阻燃劑的70%用于制作阻燃性材料，20%用作橡膠。其中(zhōng)5%制作紡織品，3%用于制作塗料，此外(wài)，2%用于制作木材以及紙(zhǐ)張。
  2. 阻燃材料發展現狀分(fēn)析
  近幾年，随着塑料産品的增加以及安全标準提高，阻燃材料應用更加廣泛，一(yī)般來講，阻燃材料可以分(fēn)爲有機阻燃材料以及無機阻燃材料。其中(zhōng)，有機阻燃材料主要是鹵素添加劑，無機材料不但具有一(yī)定阻燃效果，而且産生(shēng)氯化氫以及阻止發煙。此外(wài)，無機阻燃材料無腐蝕性以及價格便宜。美國、日本等國家的無機阻燃材料消費(fèi)超過60%，然而，我(wǒ)國的無機阻燃材料消費(fèi)隻有不到10%。
  2.1 鹵系阻燃
  鹵系阻燃劑不但産量最大(dà)，而且應用最爲廣泛。添加了該阻燃劑的材料在燃燒過程中(zhōng)可以釋放(fàng)鹵化氫，并且獲得自由基，從而阻止傳遞燃燒鏈，進而生(shēng)成活性低的自由基減緩燃燒。鹵素阻燃劑一(yī)般應用在熱塑性材料以及熱固性材料中(zhōng)，不但阻燃效果好，而且對阻燃制品影響比較少。此外(wài)，不僅與高分(fēn)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(chē)、包裝、紡織等行業中(zhōng)，鹵素阻燃材料應用十分(fēn)廣泛并且日益發揮重要作用。
  2.2 磷系阻燃
  無機磷系阻燃劑主要包括磷酸鹽、紅磷等，應用比較廣泛的是紅磷，紅磷屬于較好的阻燃劑，具有抑煙的優勢。然而，在實際應用中(zhōng)，紅磷阻燃劑材料容易氧化并且釋放(fàng)有害劇毒氣體(tǐ)，此外(wài)粉塵容易導緻爆炸，在樹(shù)脂混煉以及模塑加工(gōng)中(zhōng)存在一(yī)定的危險性，因此，磷系阻燃材料受到一(yī)定使用限制。經過改進的紅磷阻燃劑是在其中(zhōng)加入金屬氫氧化物(wù)，一(yī)定程度上解決了高分(fēn)子材料毒性問題。
  2.3 鎂系阻燃
  氫氧化鎂是一(yī)種添加型的無機阻燃劑，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(wù)處理方面都具有良好抑煙效果。一(yī)般來講，如果發生(shēng)火(huǒ)災，大(dà)約80%以上是由于煙氣窒息死亡，因此，當前的阻燃劑抑煙比阻燃更爲重要。一(yī)般氫氧化鎂的分(fēn)解能以及熱容量比較高，相對通常的無機阻燃劑，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(dà)大(dà)縮減模塑實踐。此外(wài)，有效提高阻燃效率。同時，氫氧化鎂和其他相關阻燃劑具有良好複合能力，氫氧化鎂阻燃劑在塑膠以及橡膠行業得到十分(fēn)廣泛的應用，未來市場潛力很大(dà)，不過相對其他阻燃劑價格更高。
  2.4 鋁系阻燃
  一(yī)般來講，氫氧化鋁是早期的無機阻燃劑，并且也是應用量很大(dà)的一(yī)種，當前氫氧化鋁占無機阻燃劑總量80%以上，被廣泛應用在彈性體(tǐ)、橡膠、塗料以及塑料制品當中(zhōng)，具有消煙、阻燃、填充功能，并且可以和其他物(wù)質協同作用，價格低廉，不揮發以及無腐蝕性，氫氧化鋁阻燃原理是在聚合物(wù)當中(zhōng)加入氫氧化鋁。從而降低聚合物(wù)的濃度。當溫度達到250℃的時候就開(kāi)始吸熱以及脫水，從而可以抑制聚合物(wù)溫度上升。氫氧化鋁阻燃材料燃燒的過程中(zhōng)可以生(shēng)成水蒸氣對可燃氣體(tǐ)以及氧氣進行稀釋，從而阻止燃燒繼續。不過，氫氧化鋁阻燃材料也存在一(yī)定缺陷，比如氫氧化鋁阻燃效果是随着添加劑增加而強化，但如果填充過多就會降低産品的強度。此外(wài)，氫氧化鋁吸熱量雖然大(dà)，但是分(fēn)解溫度低，隻能适用在加工(gōng)溫度低的聚合物(wù)上。
  3. 阻燃材料發展趨勢
  3.1 無鹵阻燃
  鹵素阻燃材料阻燃效率高以及用量少，成爲當前市場上的主流産品，不過，鹵素阻燃劑的缺點是會産生(shēng)具有腐蝕性以及毒性的氣體(tǐ)，從而導緻電(diàn)路短路或者其他金屬物(wù)件腐蝕。此外(wài)，造成大(dà)氣污染，對于人體(tǐ)呼吸道産生(shēng)嚴重影響。最近幾年，英國、挪威、澳大(dà)利亞已經頒布一(yī)系列法令，對某些塑料制品進行燃燒毒性試驗，因此，開(kāi)發無鹵阻燃劑逐漸成爲世界趨勢。無機阻燃劑來源比較豐富并且價格較低，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，在很多行業得到十分(fēn)廣泛的應用，不過紅磷阻燃劑穩定性需要進一(yī)步加強，紅磷具有容易爆炸以及容易着色的弱點。膨脹型阻燃劑在燃燒過程中(zhōng)發煙量較少并且沒有有毒氣體(tǐ)釋放(fàng)，因此，應當加強對膨脹型阻燃劑研究力度。我(wǒ)國的北(běi)京理工(gōng)大(dà)學、中(zhōng)國科技大(dà)學、安徽化學研究院以及上海消防大(dà)學對膨脹型阻燃劑加強了研究，有望開(kāi)發新型産品投入市場使用。
  3.2 減少有害氣體(tǐ)
  根據相關統計表明，火(huǒ)災中(zhōng)死亡原因大(dà)多是由于燃燒中(zhōng)物(wù)品所釋放(fàng)的有毒氣體(tǐ)導緻，研究新型的阻燃劑，降低材料燃燒的有毒氣體(tǐ)以及煙量，是當前阻燃領域重點研究課題。當前主要采取的抑煙劑主要包括過渡金屬氧化物(wù)、金屬氧化物(wù)、鎂－鋅複合物(wù)、氧化錫、二茂鐵、氧化銅等等，主要産品是美國公司的硼酸鋅系列，钼酸鹽系列等。其中(zhōng)，部分(fēn)無機填料同時具有阻燃以及抑煙效果。此外(wài)，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(huǒ)性，一(yī)方面減輕有害氣體(tǐ)對于人體(tǐ)呼吸道的危害，另一(yī)方面抑制火(huǒ)勢蔓延避免造成更大(dà)損失。
  4. 結束語
  綜上所述，本文主要對當前阻燃材料的發展現狀與趨勢進行分(fēn)析，其中(zhōng)，阻燃劑的種類比較多，包括無機阻燃劑以及有機阻燃劑，針對當前的高分(fēn)子材料制品以及國家安全标準提高，應當促使阻燃材料難以燃燒或者燃燒的過程中(zhōng)無煙，避免環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，阻燃劑未來發展趨勢包括無鹵素趨勢以及減少有害氣體(tǐ)趨勢。