浅述塑料膨胀阻燃技术的研究进展

绝大多数塑料是可燃的，在使用过程中存在着火灾隐患，因此需要对塑料进行阻燃改性。较早的改性剂是卤系阻燃剂，目前依然占据主导地位，其阻燃效果好，但在燃烧时会产生有毒的腐蚀性气体(如溴化氢等)及大量烟雾，发生火灾时给人的逃生带来极大困难。近年来，降低燃烧时的生烟量及有毒气体排放量、提高阻燃塑料的综合性能的呼声日益高涨。 膨胀阻燃技术是在阻燃涂料的基础上于20世纪90年代中期发展起来的新型阻燃技术。在膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃塑料时，塑料表面会形成一层均匀的炭质泡沫层，该层在凝聚相中起到隔热、隔氧、抑烟和防止融滴的作用，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。因此，膨胀阻燃技术已成为当前最活跃的阻燃研究领域之一。

磷氮类膨胀型阻燃剂主要由炭源(成炭剂)、酸源(脱水剂)和气源(发泡剂)3部分组成。炭源是能生成膨胀多孔炭层的物质，一般是含碳丰富的多官能团(如-OH)成炭剂，如季戊四醇及其二缩醇、淀粉等，其有效性与活性羟基的数量有关，应在低于自身或塑料基体分解的温度下先与炭化催化剂反应。酸源一般是在加热条件下释放无机酸的化合物，对无机酸的要求是沸点高和氧化性不太强，它必须能使含碳多元醇脱水，但在火灾发生之前不宜发生脱水反应，所以常用的酸源都是盐或酯。气源是受热放出惰性气体的化合物，一般是铵类和酰胺类物质，如尿素、蜜胺、三聚氰胺等，须在适宜的温度下分解，并产生大量气体。 

单体型磷氮类阻燃剂就是炭源、酸源、气源共同存在于同一分子中，分子结构中一般都含有自由的、可离子化的氢的衍生物，因此才能在加热时产生膨胀作用。混合型磷氮类阻燃剂是由磷酸盐、多元醇和含氮化合物三部分组成的混合物。其中比较典型的就是聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺(APP/PER/MEL)阻燃体系。

随着阻燃技术的不断发展，对膨胀阻燃塑料的综合指标的要求也越来越高，既要达到规定的阻燃级别，又要具有良好的物理机械性能、热/光稳定性和耐老化性等。

膨胀阻燃塑料在燃烧时有低烟、低毒、无腐蚀性气体等优点，但磷、氮类IFR阻燃塑料存在着吸湿性大、热稳定性和相容性差等问题。通过对IFR进行表面改性和微胶囊化可以改善复合材料两相的相容性；协同阻燃技术可以提高复合材料的阻燃效果；三位一体IFR可以改善复合材料的热稳定性和吸湿性。IFR的表面处理、微胶囊化、协同阻燃以及合成“三位一体"IFR是塑料膨胀阻燃技术的发展方向。

 

 

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