前言

随着工业开发的推进，高分子物质材料技术水平也得到提高，并具备较大的阻燃材料能力和防坏能力。高分子材料基础结构是指大分子物质，以适当的化学助剂为辅助而组成的基本结构。现阶段，人们已将高分子物质包括了纤维、塑料、胶黏剂、橡胶、涂漆等五大类，在军事、工农业、交通等领域中具有广泛应用，但其所产生的问题却不断涌现，材料非常容易形成热爆炸，因此必须合理使用防火阻燃技术。

1.高分子材料燃烧、阻燃机理概述

1.1燃烧机理

高分子材料受热影响，其化学性质也会发生很大变化，大量可燃成分会挥发分解。此外，由于高分子材料在燃烧环境中非常容易分解，因此分解产物可以快速溶解在气相和固相中。如果燃烧过程不遵循热平衡理论，高分子材料会因燃烧后产生的热能与总热能的关系发生变化而引起其特性的变化。

1.2阻燃原理

阻燃技术主要是针对高分子材料的燃烧机理而开发的一种应用技术，为了稳定高分子材料的燃烧，它们必须具有热稳定性、可燃性，并能隔离重气体或物质。阻燃技术是通过对材料进行冷却和稀释来达到阻燃的目的。从化学角度来看，高分子材料的燃烧和阻燃过程非常复杂，其阻燃系数将同时满足各种特性。常见的阻燃理论有化学气相阻燃原理、凝聚相阻燃理论、断热交换阻燃理论等。

1.3中断热交换阻燃机理

指将阻燃材料燃烧所产生的部分热能带走，使得无法再保持热分解状态，所以无法继续形成易燃气体，最终自熄。

2.高分子材料阻燃剂的主要分类及应用

2.1高分子材料阻燃剂分类

阻燃剂可以有效提高高分子材料的阻燃性，还可以抑制火焰的传播速度，作为主要的耐燃性，阻燃剂中的高分子结构有两大类，一类是反应型，另一类是添加剂型。两种类型的聚合物结构通过其分子分散形式来区分，具体如下：①反应型。热塑性高分子在和阻燃剂进行化学反应后，其分子的固热性将遭到强烈影响，而阻燃性物质中磷系、氮系、锑系、铝-镁体系、无机磷体系等化学结构，均将阻碍分子内部的热能传递。②添加型。添加式无机阻燃剂主要是指通过催化剂对高分子阻燃结构的能量转换反应，含有溴、氯等的无机阻燃剂是最常见的添加剂式无机阻燃剂，其阻燃效果要优于反应式无机阻燃剂。另外，因为阻燃剂在阻燃过程中会形成有害化学物质，所以在无机阻燃剂中也需添加一定的物质吸收能力，使用磷酸酯、有机盐、多元醇、磷硫化合物等新材料可以增加无机阻燃剂的安全系数^[1]。

2.2主要阻燃剂的应用

2.2.1卤系阻燃剂

卤系阻燃剂是当今世界上应用最广泛的有机阻燃剂之一，用量相对较少，阻燃效果较为显著。含氯无机阻燃剂，主要有氯化石蜡、氯化聚乙烯等；含溴的阻燃剂也因其良好的阻燃效果而被广泛使用，目前正在逐步取代以前的氯系阻燃剂。卤系阻燃剂的阻燃机理已比较清楚了，但在防火阻燃的同时，却也出现了一个更严重的情况，是由于大量的有害化学物质排放(如HCL等)，而卤化氢物质又能吸收着气体中的水分形成氢卤酸，有强烈的腐蚀性作用，并形成了巨大的烟尘，这种浓烟、有毒气体释放和腐蚀性的物质给消防、逃离和恢复等工作都造成了极大的麻烦。

2.2.2磷系阻燃剂

有机磷阻燃剂通常包括磷酸酯、亚磷酸酯、氧化膦、含磷多元醇、磷硫衍生物及其有机盐等，应用规模最大的仍是卤代磷酸盐。有机磷也是一种阻燃剂，主要在火灾初期对高分子材料的降解起作用。它可促使大分子物质脱水碳化，因而使大分子物质中不形成可燃成分物质，并且由不挥发性磷化合物起凝集物质的功能，与炭化物质形成保护性炭膜，可以有效阻挡外界的空气和热能。

2.2.3氧化锑阻燃剂

氧化锑化合物的种类主要有三氧化二锑、五氧化二锑和锑酸钠等。可单独使用，也可反复使用，与卤系阻燃剂具有协同作用和抑烟作用。颗粒越细，阻燃性能越能大大提高，但其最大的缺点是，在点火后形成的烟气中危害很大，这也是欧洲一些阻燃剂专家指出限制使用十溴二苯醚的原因。

2.2.4本质阻燃高分子材料

本质上阻燃高分子材料就是一些因为拥有特定的化学构造，而使本身产生一定阻燃性的高分子材料，并且不需经过改造就拥有了耐热、抗氧化、不可燃等的特性。近年来，我们已研究出了几种新的本质阻燃合成高分子物质，如芳基乙炔类高聚物在高温下，裂解后产生的碳层在强氧化环境中能承受极高的工作温度（1500~2000°C），有望用作火箭导弹系统和航天器再入装置的烧蚀材料。主链中含有硅和硼的无机-有机杂化共聚物在空气中强烈加热后会产生碳陶瓷保护膜，防止材料在高温下被氧化。虽然在现阶段，这些物质要么售价昂贵，要么制备和加工工艺繁琐，且使用相当受限，但却预示着阻燃高分子复合材料的一种发展方向^[2]。

3.阻燃技术应用发展展望

作为新型工业，无机阻燃剂使用发展前景非常广阔，随着科学技术的日益发达，阻燃性工艺日益完善，人类不断加强对环境认识推动着无机阻燃剂生产技术的优化调整，绿色环保型、多功能阻燃剂市场已形成了新的发展态势。多功能阻燃剂为主要研究对象，其阻燃性聚合物仍有很大的改进余地，可考虑复配当前无机阻燃剂，使之即存在原有功能，将阻燃和消烟性能提高，并增加特殊用途，是一种阻燃剂。如，金属阻燃剂有抗静电效应，在复配时可增加耐热性、抗辐射等特性。复合型多功能纤维材料，可在传统纤维物理性能的优化的基础上，进一步增加耐久性，从而极大地将传统高分子材料的应用特性和安全性能改善，并扩大了其应用。绿色环境同样也是防火阻燃科技的重要研发方面，近年来，由于市场上无机阻燃剂的用量不断增加，其更新换代的速度越来越快，人们对耐火特性和环境效用的要求也相应增加。人们对可再生、低毒、低烟阻燃剂的研究也越来越重视，从节能和绿色保护方面入手，如在一些国家，以绿色环保政策为抓手，从根本上控制生产具有环境污染特征的阻燃剂。其中，日本禁止使用燃烧电缆会产生酸性废气的阻燃剂；国家已规定在电缆包层中使用低卤阻燃剂。目前国际阻燃剂的安全要求已越来越严苛，而绿色环保型材料将是阻燃剂科技突破的关键^[3]。

4.结束语

根据以上对阻燃工艺和阻燃剂进行分析表明，阻燃工艺的使用提升了高分子材料的阻燃性能。阻燃性材料的研究和无机阻燃物的分类研究，也标志着我国材料工艺的组成结构将会出现巨大的变革。而利用接枝共聚可以改善聚合物的热稳定性和阻燃性多系凝聚的阻燃模式，既可通过材料工艺研究来达到，又可通过改善高分子的阻燃性来达到。

【参考文献】

[1]朱云燕,郭荣辉.阻燃剂阻燃机理的研究进展[J].纺织科学与工程学报,2023,40(04):115-122.

[2]王钰含,李璇,李静等.阻燃陶瓷化聚烯烃材料研究进展[J].合成材料老化与应用,2023,52(03):99-103.

[3]杨荣杰,冯海生,张文超等.基于身边高分子材料的回收、鉴定、加工与性能的实践教学探索[J].首都师范大学学报(自然科学版),2023,44(01):81-88.