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阻燃材料的發(fā)展現狀與趨勢淺析

類别:行業新聞   發(fā)布時(shí)間:2018-01-05 10:20:10   浏覽:2850 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(hòu)的能(néng)夠實現阻燃效果的材料。一般來講,阻燃劑種(zhǒng)類多樣(yàng),分有機阻燃以及無機阻燃,有機阻燃劑阻燃效果好(hǎo),添加劑比較少。不過(guò)有機阻燃劑在燃燒中存在發(fā)煙量大以及釋放有毒氣體的弊端。無機材料具有無煙、不揮發(fā)以及價格便宜等優點,不過(guò)其中存在大量添加劑。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達到防火的效果。比如在電線、汽車輪胎或者運輸袋中,從而切實保障交通安全以及用電安全。此外,可以添加入各種(zhǒng)油漆以及塗料中,從而促使材料具備阻燃性能(néng)。
  1. 阻燃劑概述
  阻燃劑是高分子合成(chéng)材料助推劑,利用阻燃劑可以對(duì)高分子材料進(jìn)行阻燃處理,從而避免材料燃燒以及阻止火勢蔓延,促使合成(chéng)材料具有消煙性、自熄性以及難燃性。随著(zhe)我國(guó)的合成(chéng)材料用品被(bèi)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(zhè)些行業發(fā)揮日益重要的作用,現代科學(xué)技術不斷發(fā)展以及進(jìn)步,以及各個國(guó)家對(duì)于安全工作的高度重視,因此,促使人們對(duì)阻燃劑的安全性以及防火性能(néng)要求也越來越高。阻燃劑的品種(zhǒng)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5%制作紡織品,3%用于制作塗料,此外,2%用于制作木材以及紙張。
  2. 阻燃材料發(fā)展現狀分析
  近幾年,随著(zhe)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,一般來講,阻燃材料可以分爲有機阻燃材料以及無機阻燃材料。其中,有機阻燃材料主要是鹵素添加劑,無機材料不但具有一定阻燃效果,而且産生氯化氫以及阻止發(fā)煙。此外,無機阻燃材料無腐蝕性以及價格便宜。美國(guó)、日本等國(guó)家的無機阻燃材料消費超過(guò)60%,然而,我國(guó)的無機阻燃材料消費隻有不到10%。
  2.1 鹵系阻燃
  鹵系阻燃劑不但産量最大,而且應用最爲廣泛。添加了該阻燃劑的材料在燃燒過(guò)程中可以釋放鹵化氫,并且獲得自由基,從而阻止傳遞燃燒鏈,進(jìn)而生成(chéng)活性低的自由基減緩燃燒。鹵素阻燃劑一般應用在熱塑性材料以及熱固性材料中,不但阻燃效果好(hǎo),而且對(duì)阻燃制品影響比較少。此外,不僅與高分子材料的兼容性較好(hǎo),而且使用方便,因此,受到市場歡迎,在汽車、包裝、紡織等行業中,鹵素阻燃材料應用十分廣泛并且日益發(fā)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(hǎo)的阻燃劑,具有抑煙的優勢。然而,在實際應用中,紅磷阻燃劑材料容易氧化并且釋放有害劇毒氣體,此外粉塵容易導緻爆炸,在樹脂混煉以及模塑加工中存在一定的危險性,因此,磷系阻燃材料受到一定使用限制。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的紅磷阻燃劑是在其中加入金屬氫氧化物,一定程度上解決了高分子材料毒性問題。
  2.3 鎂系阻燃
  氫氧化鎂是一種(zhǒng)添加型的無機阻燃劑,和其他阻燃劑對(duì)比,氫氧化鎂在原料來源、制備過(guò)程以及廢物處理方面(miàn)都(dōu)具有良好(hǎo)抑煙效果。一般來講,如果發(fā)生火災,大約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。一般氫氧化鎂的分解能(néng)以及熱容量比較高,相對(duì)通常的無機阻燃劑,鎂系阻燃劑合成(chéng)的材料可以耐受更高溫度,不但可以提高擠塑速度,而且可以大大縮減模塑實踐。此外,有效提高阻燃效率。同時(shí),氫氧化鎂和其他相關阻燃劑具有良好(hǎo)複合能(néng)力,氫氧化鎂阻燃劑在塑膠以及橡膠行業得到十分廣泛的應用,未來市場潛力很大,不過(guò)相對(duì)其他阻燃劑價格更高。
  2.4 鋁系阻燃
  一般來講,氫氧化鋁是早期的無機阻燃劑,并且也是應用量很大的一種(zhǒng),當前氫氧化鋁占無機阻燃劑總量80%以上,被(bèi)廣泛應用在彈性體、橡膠、塗料以及塑料制品當中,具有消煙、阻燃、填充功能(néng),并且可以和其他物質協同作用,價格低廉,不揮發(fā)以及無腐蝕性,氫氧化鋁阻燃原理是在聚合物當中加入氫氧化鋁。從而降低聚合物的濃度。當溫度達到250℃的時(shí)候就(jiù)開(kāi)始吸熱以及脫水,從而可以抑制聚合物溫度上升。氫氧化鋁阻燃材料燃燒的過(guò)程中可以生成(chéng)水蒸氣對(duì)可燃氣體以及氧氣進(jìn)行稀釋,從而阻止燃燒繼續。不過(guò),氫氧化鋁阻燃材料也存在一定缺陷,比如氫氧化鋁阻燃效果是随著(zhe)添加劑增加而強化,但如果填充過(guò)多就(jiù)會(huì)降低産品的強度。此外,氫氧化鋁吸熱量雖然大,但是分解溫度低,隻能(néng)适用在加工溫度低的聚合物上。
  3. 阻燃材料發(fā)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(chéng)爲當前市場上的主流産品,不過(guò),鹵素阻燃劑的缺點是會(huì)産生具有腐蝕性以及毒性的氣體,從而導緻電路短路或者其他金屬物件腐蝕。此外,造成(chéng)大氣污染,對(duì)于人體呼吸道(dào)産生嚴重影響。最近幾年,英國(guó)、挪威、澳大利亞已經(jīng)頒布一系列法令,對(duì)某些塑料制品進(jìn)行燃燒毒性試驗,因此,開(kāi)發(fā)無鹵阻燃劑逐漸成(chéng)爲世界趨勢。無機阻燃劑來源比較豐富并且價格較低,不過(guò)其阻燃效果差以及添加劑過(guò)多。紅磷阻燃劑效率高、用量少,在很多行業得到十分廣泛的應用,不過(guò)紅磷阻燃劑穩定性需要進(jìn)一步加強,紅磷具有容易爆炸以及容易著(zhe)色的弱點。膨脹型阻燃劑在燃燒過(guò)程中發(fā)煙量較少并且沒(méi)有有毒氣體釋放,因此,應當加強對(duì)膨脹型阻燃劑研究力度。我國(guó)的北京理工大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、安徽化學(xué)研究院以及上海消防大學(xué)對(duì)膨脹型阻燃劑加強了研究,有望開(kāi)發(fā)新型産品投入市場使用。
  3.2 減少有害氣體
  根據相關統計表明,火災中死亡原因大多是由于燃燒中物品所釋放的有毒氣體導緻,研究新型的阻燃劑,降低材料燃燒的有毒氣體以及煙量,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(guò)渡金屬氧化物、金屬氧化物、鎂-鋅複合物、氧化錫、二茂鐵、氧化銅等等,主要産品是美國(guó)公司的硼酸鋅系列,钼酸鹽系列等。其中,部分無機填料同時(shí)具有阻燃以及抑煙效果。此外,膨脹型阻燃劑多孔碳層也具有抑煙以及阻燃作用。通過(guò)研究新型阻燃劑,從而提高材料的抗高溫能(néng)力以及防火性,一方面(miàn)減輕有害氣體對(duì)于人體呼吸道(dào)的危害,另一方面(miàn)抑制火勢蔓延避免造成(chéng)更大損失。
  4. 結束語
  綜上所述,本文主要對(duì)當前阻燃材料的發(fā)展現狀與趨勢進(jìn)行分析,其中,阻燃劑的種(zhǒng)類比較多,包括無機阻燃劑以及有機阻燃劑,針對(duì)當前的高分子材料制品以及國(guó)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(guò)程中無煙,避免環境污染以及造成(chéng)呼吸道(dào)問題,阻燃劑種(zhǒng)類繁多,包括鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑等,阻燃劑未來發(fā)展趨勢包括無鹵素趨勢以及減少有害氣體趨勢。