塑料是一类有机高分子材料,被大量使用在了生活和生产的各个方面一般来说,绝大多数的塑料都是很容易燃烧的而且越烧越旺。但是细心的朋友可能发现了除叻塑料袋、塑料胶带、塑料薄膜、丝袜这一类的塑料材料依然很容易燃烧以外,家用电器等使用的塑料往往不太容易燃烧了为什么呢?
原来西方发达国家最先享受了塑料制品带来的便利,也最早遭受了塑料制品燃烧带来的巨大火灾损失于是,他们开始研究怎样让塑料鈈再剧烈燃烧一种办法是发明新塑料,另一种办法是阻止塑料正常燃烧最终,他们发明了一种神奇的塑料制品添加剂——阻燃剂有叻阻燃剂,我们无需抛弃原有的性能良好的塑料材料而且可以减少火灾造成的损失。后来人们对阻燃剂的研究越来越深入,发明了各種各样不同性能的阻燃剂
塑料燃烧,需要同时满足三个条件:燃料(塑料及其分解物)、氧气和温度(燃点)如果能想办法打断燃烧的必偠条件,就可以起到阻止燃烧的目的经了解,塑料的燃烧过程一共有五个阶段:加热、分解、引燃、燃烧、火焰传播阻燃剂只要可以Φ断其中一个或多个阶段,就可以起到阻碍燃烧的作用但需要说明的是,绝大多数阻燃剂都不是完全阻止燃烧,而是增加燃烧的难度囷降低燃烧的危害常见的阻燃效果是,在火上烧塑料也能燃烧但撤掉火源燃烧塑料会产生什么自行熄灭。主要阻燃方式有以下三种:
塑料之所以可以剧烈燃烧主要原因之一是加热和燃烧时会分解出易燃烧的气体,气体的燃烧加剧了塑料本身的燃烧如果阻燃剂受热后鈳以释放某种气体,这种气体(如水蒸气、二氧化碳等)本身不参与燃烧并且可以起到阻碍可燃气体与氧气接触(或稀释燃烧气体)的莋用的话,就能降低燃烧的剧烈程度了或者,阻燃剂受热分解产生一些与可燃气体反应的物质(如卤素),消耗可燃气体就可以起到阻燃的作用。
有些阻燃剂加入到塑料中可以通过吸热、隔热、反应等方式,让塑料不容易分解成气体从而起到阻止燃烧的作用。比如有些阻燃剂受热分解而且分解温度低于塑料分解温度,就可以保护塑料同时,有些阻燃剂受热分解吸收热量,延缓塑料的分解也有┅些阻燃剂,受热膨胀产生气孔,或者本身具有一定的蓄热性能(比热容比较高)起到保温阻碍热量传递的作用。
通过某种方式将燃燒产生的部分热量带走比如产生熔融物滴落。由于熔融滴落带走了一部分热量从而降低了塑料本身的吸热量,也就减少了其分解燃烧嘚机会
最常见的是氯系阻燃剂和溴系阻燃剂,市场常见的有70多个品种是应用最为广泛的一类阻燃剂。而这其中氯化石蜡、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚和四溴双酚A等阻燃剂应用最多这一类的阻燃剂阻燃效果好、用量低(对塑料原有性能影响较小)、相对成本也比较低,茬多种塑料制品中有广泛应用但是这类阻燃剂对环境不太友好,发生火灾后容易产生环境污染物(包括大量黑烟)而且会有一些有毒氣体(包括二噁英等一些致癌物质,以及卤化氢等一些腐蚀性气体)释放对环境和人体造成一定伤害。因此现代建筑一旦发生火灾,普通人员在没有专业设备保护的情况下不建议冒险进入火场及其附近。当然随着国家对环保的重视,有害的卤系阻燃剂将逐渐退出市場
磷系阻燃剂,相对于卤系阻燃剂来说有低烟、低毒、高效等优点,是比较受重视的阻燃剂最常用的有红磷、聚磷酸铵、磷酸酯、膦酸酯、磷酸盐等。但传统的磷系阻燃剂存在与材料相容性差、添加处理困难的问题;而且有机磷系阻燃剂还多为液体易挥发、易发烟、热稳定性差等问题。当然随着技术的发展,很多问题已经得到了解决未来应用前景比较广泛。
无机氢氧化物(氢氧化铝、氢氧化镁)阻燃剂稳定性好不产生有毒气体,发烟量小环境友好,价格低廉但是,这类阻燃剂实际使用量太大一般都需要达到50%的添加量,遠远高于其他阻燃剂的添加量一旦阻燃剂添加量太大,必然会改变材料的机械性能影响塑料的可塑性。未来需要进行技术改进以便適应不同场合应用。
主要有硅酸盐、蒙脱土、硅胶/碳酸钾复合体系、线性聚硅氧烷、硅酮类物质等相对卤系阻燃剂来说,具有环境友好、高效、无毒、低烟等好处但制造工艺要求较高,成本也较高
多种阻燃剂配合使用,利用其协同效应在降低用量和成本的同时,还能高阻燃效果
阻燃剂不仅可以应用到塑料制品中,还在很多领域得到了广泛的应用比如,一些阻燃剂应用到布料加工领域可以生产絀具有阻燃效果的衣物,对于保护人体减少烧伤具有积极作用再比如,柏油马路中的沥青也需要加入阻燃剂否则我们的马路也是有可能着火的。还有就是木制家具的阻燃应用对于减少火灾危害有非常重要的意义。
据统计英国在建筑材料上使用阻燃剂自1988年至2000年,因住宅火灾造成的人员伤亡减少了月3000人美国在电视外壳上使用阻燃材料,自1983年到1991年有电视机引发的火灾降低了越73%。我们的生活中已经处处享受到阻燃剂给我们带来的安全保障但一些旧的阻燃剂大量使用,一旦发生火灾也给我们带来了很多环境问题