新型高分子材料阻燃剂的研究进展

新型高分子材料阻燃剂的研究进展

马朝绅

身份证号码：4127271992****5197

摘要：新材料的研发日益成熟，更多的新材料开始进入大众的视野当中，应用于各个行业之中。近年来，由于环境和健康问题，众多研究者一直专注于寻找与卤化阻燃方案一样有效的无卤化阻燃方案。这一策略是阻燃领域开展的学术工作的主要推动力。基于目前高分子阻燃材料的研究开发，本文综述了近年来国内外新型添加型阻燃剂的研究现状和进展，介绍了金属有机框架阻燃剂、膨胀型阻燃剂和有机硅阻燃剂的阻燃特点、机理，并指出了这些新型阻燃添加剂存在的问题，及今后的发展方向。

关键词：新型；高分子材料；阻燃剂

引言

有机高分子材料，富含碳、氢等元素，易燃，其极限燃烧氧指数(LOI)一般小于21，往往会导致火灾等安全事故。很多国家开始制订和完善相关的法律法规和行业标准，来尽量避免和减少这些火灾的发生，并且强行地要求应用到某些特定领域的高分子材料，必须具有高效的阻燃性能。可是，目前很多研究发现，在改善高分子材料阻燃性的同时，会降低材料的其他性能，比如加工性能、机械性能、透明度等。因此，目前高效阻燃材料的研究开发应着重于协调材料各性能之间的关系，发展高性能化的高分子阻燃材料。

1高分子材料的概述

1.1高分子材料的分类

高分子材料有很多种，橡胶，塑料，纤维，粘合剂，涂料等都在这一范畴之中，该种材料在很多领域都有很大的用途。高分子又称为聚合物质，通过多次使用共价键联，将不计其数的简单相同的结构单位反复组合而形成。目前，关于聚合物的种类有很多种，根据原料的种类划分，可以将其划分为自然物质和人造物质。根据物料性质可分为橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料等；根据用途的不同，可以将其划分为：普通高分子材料、特种高分子材料、功能性高分子材料。当前，聚合物在建筑、交通、家电、工农业、航空等领域得到了越来越多的应用，并逐渐朝着功能化、智能化、精细化方向发展。而国内在此领域的发展和科研工作起步较迟，亟需加强技术创新，加强技术人员培训，使聚合物成形工艺水平持续提升，才能走在国际前沿。

1.2高分子材料的成型性能

在不同的物理条件下，聚合物的特性差异很大，所以在对聚合物的成形特性进行分析时，必须对聚合物的溶质特性有一定的认识。已有的实验结果显示，非晶体聚合物的主要形态有玻璃态、高弹态、粘性态三种形态，但多数晶体物质仅有两种形态，即晶态和粘性态。玻璃态、高弹态和晶体态是物料成形后所采用的形态，而粘流态则是物料在处理时所表现出的形态，不过，也有一些聚合物在高弹状态下完成处理加工作业。聚合物的制造工艺一般是将聚合物材料制成熔化，放入模具和流动通道中，再经过降温再进行定型，从而使聚合物具有良好的流变性。结果表明，聚合物的流变性受温度、压力、粘度、分子结构和添加剂等因素的影响。

1.3高分子材料的加工成型特点

（1）可压缩性。聚合物是一种很容易发生变形的物质材料，若其在受压力作用下将会产生很大程度的变形。这样，在工艺成形的环节中，只要将聚合物物质转化为粘性流体，再在铸件和流槽中进行流量调节，即可获得所要求的涂布形态。（2）可模塑性。在特定的压力和温度条件中，聚合物可发生塑化变形，通常被应用于聚合物的模塑成型中。而且聚合物还具备流变学和热传导特性，所以在模压成形的时候，只要对温度和压力进行适当的调节，就可以对聚合物的形状进行改变。（3）可延性。聚合物在承受拉力和压力作用下，会产生一些变形，根据工艺的需要，适当地调节压力或张紧力，便可达到所需要的各种形状。例如，可以通过压延的方式将聚合物改变为薄膜状态，抑或是通过拉伸的方式将其转变为片状形态，并运用到各种各样的适用场景中。

2新型本质阻燃高分子材料

2.1环氧树脂

因为环氧树脂（EP）具备较多优良的性能，与其他热固性树脂的加工工艺性能进行比较时，其的各种性能更加的优异，例如可粘结性、腐蚀性能等，所以在我国各个领域对环氧树脂进行广泛的应用，特别是在电子电气的领域不断对其进行积极的使用，从而促使环氧树脂逐渐转变为一种重要的电子化学材料。但是环氧树脂属于一种可燃性较高的材料，阻燃性能较差，因其的易燃性与离火后依然持续的自燃等缺点，从而对其的应用造成一定的限制。因此为确保对环氧树脂的阻燃性能进行大幅度的提高，需要不断对其进行研究，通过首次成功所合成的BPHPPO，使其与环氧树脂进行相应的反应，确保能够制备含磷阻燃环氧树脂。同时通过相关的实验表明，含磷阻燃环氧树脂本身就存在阻燃性能，从而能够在其他的商业树脂中将其作为阻燃剂进行使用。并且通过对进行其相应的检测，能够发现其与传统的四溴双酚A环氧树脂进行比较，以及其具有更好的防火性能，而且在其燃烧的过程中所产生的烟雾更少。

2.2聚酯

虽然聚酯自身具备一定的物理性能，例如耐溶剂、耐摩擦、较好的绝缘性等优点，但是与其他大部分的高分子材料相同，聚酯也具有氧指数较低、可燃性的缺点，不断对其的应用造成一定的限制，从而需要极其重视研究与制备阻燃型的聚酯。而且我国现阶段对其进行阻燃方法为共混添加型与共聚改性型两种，虽然共混改性具有成本较低、十分方便的优势，但是由于阻燃剂与聚酯的相容性较差，以及本身的热稳定等原因，从而导致不能够在各行各业对其进行广泛的应用。

3本质阻燃高分子材料的发展前景

现阶段我国制备阻燃高分子材料主要方法为，通过对物理机械的方法进行使用，将阻燃剂加入，确保实现高分子材料阻燃的目的，虽然我国所使用的这种方法十分的方便，但是在制备的实际过程中仍然存在较多的问题，例如阻燃剂的投加量较大。而且在高分子材料中对阻燃剂进行加入，能够直接对基体聚合物的机械性能、理化性能造成极其严重的影响，尤其是加工性能、电学、力学等。同时在材料中阻燃剂的稳定性较差，导致在对其进行使用的过程中，极其容易发生流失，不仅会对环境造成污染，也会对资源进行严重的浪费。并且由于溴、氯系的阻燃剂具有较高的阻燃性，不断对其进行广泛的应用，但是经过相关的研究充分的表明，溴系阻燃剂在阻燃的过程中，会产生大量的有毒气体，不仅会对环境与人们的生命安全造成极其严重的威胁，也会对被阻燃的基体材料的抗紫外线的能力进行大幅度的降低，从而促使人们越来越重视其所引发的问题。因此为确保对其存在的不足进行有效的弥补，相关的研究者通过对化学反应手段进行使用，能够成功法合成一系列自身具有较高阻燃性能的新型高分子材料。一方面，对具有活泼原作的阻燃剂与聚合物进行选择，通过对重排或者缩聚进行使用，开始制备阻燃高聚物。另一方面，对具有阻燃性能的原子进行选择，对新型的本征阻燃高分子材料进行直接的合成。

结束语

为了提高人们生活生产中的安全性，为了节约能源以及促进新兴工业的发展，新型高效、绿色环保阻燃高分子材料的开发势在必行。随着新型阻燃剂品种的大量出现，一些新的阻燃技术(如大分子阻燃、纳米阻燃等)也被不断地开发出来，但今后还应继续加强对阻燃高分子材料的超细化技术、表面改性技术、微胶囊化技术以及复配协同技术等的研究，实现环境友好型高效阻燃剂在实际生活生产中的应用。

参考文献

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[3]石小卫，王新龙.纳米阻燃高分子材料研究进展[J].塑料助剂，2018.