防火材料里的阻燃劑是咋回事?

　　上世紀(jì)50年代，隨著材料科技的爆發(fā)性發(fā)展，有機(jī)高分子材料開始廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。今天，高分子材料作為主要成分的塑料、橡膠、紡織品、涂料成為我們必不可少的生產(chǎn)元素，應(yīng)用高分子材料制作的電器、餐具、交通工具等物品為我們的生活帶來極大便利的同時(shí)也帶來了不少的安全隱患。

　　由于高分子材料的氧指數(shù)較低，含氧量達(dá)21%的空氣就足以滿足多數(shù)高分子材料燃燒條件。此外，高分子材料燃燒時(shí)釋放煙塵和有毒氣體，不僅危害人體健康，而且會(huì)造成環(huán)境的污染。為了降低高分子材料的可燃性，防止火災(zāi)發(fā)生，阻燃劑應(yīng)運(yùn)而生。阻燃劑，顧名思義，就是可以用以阻止材料可燃性，即阻止材料被引燃且抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?/p>

阻燃劑的成分構(gòu)成及阻燃機(jī)理

　　阻燃劑的種類有很多，按成分大體可以分成有機(jī)阻燃劑和無機(jī)阻燃劑兩類。其中有機(jī)阻燃劑包括鹵系阻燃劑、磷-氮型阻燃劑、有機(jī)磷系阻燃劑、有機(jī)硅系阻燃劑等。我們就阻燃劑的阻燃機(jī)理選取幾類進(jìn)行介紹。

　　鹵系阻燃劑是有機(jī)阻燃劑中一個(gè)重要成員，它的主要成分是鹵素有機(jī)物。在高溫條件下高分子降解產(chǎn)生的自由基是維持有機(jī)物燃燒的因素，而鹵系阻燃劑在受熱分解時(shí)產(chǎn)生的鹵化氫（HX）氣體可以捕捉自由基，從而達(dá)到阻止火焰擴(kuò)散的目的。此外，鹵化氫本身不能燃燒而且密度比空氣大，在高分子材料表面形成一層氣體屏障，阻隔高分子材料與氧氣的接觸。

　　磷-氮型阻燃劑以磷、氮為主要元素。這類阻燃劑又稱為膨脹型阻燃劑，原因是這類阻燃劑在受熱時(shí)，表面能夠生產(chǎn)一層均勻的碳質(zhì)泡沫層，起到隔離熱、氧的作用。膨脹型阻燃體系一般由酸源(脫水劑)，碳源(成炭劑)和氣源(氮源、發(fā)泡源)三個(gè)部分組成。受熱后，由酸源放出能酯化多元醇和可作為脫水劑的無機(jī)酸； 溫度進(jìn)一步升高，無機(jī)酸與多元醇(碳源)發(fā)生反應(yīng)生成酯類，并且處于粘稠的熔融狀態(tài)。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使已處于熔融狀態(tài)的體系膨脹發(fā)泡，與此同時(shí)，多元醇和酯脫水炭化，形成無機(jī)物及炭殘留物，隨著溫度升高和反應(yīng)的進(jìn)行，體系膠化和固化，最后形成多孔的碳質(zhì)泡沫層。

　　無機(jī)阻燃劑主要有可膨脹石墨、氫氧化物、紅磷或聚磷酸鹽等，一般情況下是幾種不同無機(jī)物混合使用。在高溫下，膨脹石墨迅速膨脹，該高聚物表面形成堅(jiān)韌的碳層，可以將可燃物與熱源隔開；氫氧化物受熱吸收大量熱量而放出水蒸氣，稀釋可燃?xì)怏w，同時(shí)生成耐火金屬氧化物；紅磷或聚磷酸鹽燃燒生成聚偏磷酸玻璃體，可以覆蓋在燃燒體表面形成保護(hù)膜，同時(shí)形成的磷酸有很強(qiáng)的脫水性，可以將聚合物碳化形成碳隔離層。

　　綜上可以發(fā)現(xiàn)，阻燃劑的作用可以歸納為（1）吸收燃燒所放出的熱量，（2）釋放不能燃燒氣體，稀釋、隔離可燃和助燃?xì)怏w，（3）生產(chǎn)與有機(jī)物自由基其反應(yīng)的成分，（4）形成固體隔離層。

對(duì)人體和環(huán)境的影響

　　阻燃劑的應(yīng)用被看做是防止火災(zāi)的有效途徑，但是阻燃劑對(duì)環(huán)境和人類的危害是不可忽視的。含有某些阻燃劑的物品會(huì)逐漸釋放出有毒化學(xué)物質(zhì)融入到水、空氣中。這些有毒化學(xué)物質(zhì)被人體吸收后，可以長期積聚在人體內(nèi)，擾亂人體的神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫等系統(tǒng)，特別值得注意的是，孕婦如果過量接觸這些有毒物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致新生兒出生體重過低、智力低下、行為能力受損等。此外，有些阻燃劑在燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧以及有毒、有害、腐蝕性氣體，造成“二次災(zāi)害”。

前景展望

　　阻燃劑對(duì)于環(huán)境的危害，使得世界各國紛紛出臺(tái)相應(yīng)的法律法規(guī)限制阻燃劑的使用量。目前我國出臺(tái)了《塑料家具有害物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn)》(GB28481- 2012)，對(duì)多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚的使用做出了每Kg不得超過1g的規(guī)定。

　　近年來，隨著人們對(duì)防火安全的重視和對(duì)阻燃要求的日益提高，阻燃劑行業(yè)得到迅猛發(fā)展。而越來越高的生活環(huán)境要求以及愈來愈嚴(yán)格的阻燃標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保法規(guī)將是阻燃劑行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。因此,在提高阻燃性能的同時(shí)，開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境友好型阻燃劑，提高阻燃劑的成碳性，是阻燃劑行業(yè)發(fā)展的新思路。同時(shí)，推進(jìn)阻燃劑生產(chǎn)、使用的法律化和標(biāo)準(zhǔn)化，也是規(guī)范阻燃劑行業(yè)的必要途徑。