浅述高分子材料用阻燃剂的研究现状

高分子材料在空气中受热时，会分解生成挥发性可燃物。当可燃物浓度和体系温度足够高时即可燃烧。所以高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程，涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应及场气相中的链式燃烧反应等一系列环节。当高分子材料受热的热源热量能够使高分子材 料分解，且分解产生的可燃物达到一定浓度，同时体系被加热到点燃温度后，燃烧才能发生。而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。当供给燃烧产生的热量等于或大于燃烧过程各阶段所需的总热量时，高分子材料燃烧才能继续，否则将中止或熄灭。从高分子材料的燃烧机理可看出，阻燃作用的本质是通过减缓或阻止其中一个或几个要素实现的。其中包括六个方面：提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。目前常采用的阻燃剂行为主要是通过冷却、 稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。一般阻燃机理分为气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的， 一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用。

在1970～1999年30年间，阻燃剂经历了两个发展时期：70至80年代初是蓬勃发展时期；80年代中至90年代末是稳步发展时期。在前一时期中，溴系阻燃剂的年增长率最高曾超过20%，且新品种不断涌现；从1984年后，阻燃剂发展速度减慢，特别是进入90年代后，年平均增长率可能只有2%左右。据粗略估计，全球阻燃剂65%～70%用于塑料，20%用于橡胶，5%用于纺织品，3%用于涂料，2%用于纸张及木材。

含氮阻燃剂的阻燃机理详细报道的比较少，它受热放CO2、NO2、N2、NH3、H2O等不燃气体，可以冲淡可燃气体，覆盖、环绕在聚合物周围，隔断聚合物与空气中氧气的接触，同时氮气能捕捉高能自由基，抑制聚合物的持续燃烧，从而达到阻燃目的。 

常用的氮系阻燃剂有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸(MCA)等。在许多研究中，MCA的阻燃机理是物理方面的：三聚氰胺升华吸热为960J/g，氰尿酸的分解吸热为15.5kJ/g，因此可以降低燃烧热而起到阻燃作用，同时MCA产生的惰性气体稀释了可燃气体，而且还可以改善复合材料的流动性，增加滴落现象，使燃料缺乏，也起到了阻燃作用。

从化学方面解释了MCA的阻燃机理，发现MCA在PA6和PA66中阻燃效果不同，要达到UL94—V—0级阻燃要求，PA6中需要加入8%～15%(wt)的MCA，而PA66中只需加入5%～10%(wt)MCA。这是因为PA6和PA66的分解产物不同，而MCA与它们的分解产物的作用也不同。在350～450℃时，PA6的分解产物中含有己内酰胺，它与MCA反应生成具有各种端基的齐聚物；PA66的分解产物中含有环戊烷，它与三聚氰胺的分解产物NH3、HN=C=NH和氰尿酸的分解产物NH3、HN=C=O反应生成环戊酮的自缩聚物及其衍生物，这些反应能增加交联生成的不易熔不易燃的高分子产物，从而起到阻燃作用。

对于材料的阻燃已经发展成为了现在社会的一个重点课题，尤其是在保温的高分子材料，以前的阻燃都存在一定的弊端，所以现在都在追求一个既对人和环境无害有能有效的阻燃方法。

 

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