阻燃高聚物概述

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所屬分類:高分子文章

阻燃高聚物是指具有在燃燒條件下能減緩或中止火勢蔓延的聚合物材料,通常其極限氧指數可達到28%以上,且能通過UL94 V-0等阻燃等級測試。

 

一、阻燃高聚物的含義

阻燃高聚物應稱為flame(fire)-retarded polymer,而不是flame(fire)retardant polymer,即是被人為阻燃了的高聚物,而不是阻燃性高聚物。另外Flame retardant與Flame resistant也是有所不同的,后者系指本質阻燃,這種阻燃不是由于阻燃劑的加入,而是由于高聚物本身分子結構的原因。本質阻燃高聚物具有不尋常的熱穩定性、低的燃燒速度、高的阻止火焰傳播的能力,即使在相當高的熱流時也是如此。還有,本質阻燃高聚物與熱穩定性高聚物也是不同的,雖然兩者有些性質類似。熱穩定性高聚物能承受高溫而不易分解,但它們仍能生成可燃性蒸氣,而在一定的條件下,此可燃蒸氣也能被引燃。另外,一旦被引燃,本質阻燃高聚物與熱穩定性高聚物兩者的燃速是不同的,即前者的燃速遠低于后者。

 

可采用釋熱速率(HRR,錐形量熱儀測定)來區別本質阻燃高聚物、阻燃高聚物及熱穩定性高聚物,但這也不是容易做到的。一般而言,本質阻燃高聚物及一些熱穩定性高聚物比阻燃高聚物能承受更高的外部熱流的輻照作用,但某些阻燃高聚物的HRR值也可能很低,有時甚至可與本質阻燃高聚物媲美,甚至更低。這3種高聚物所表現的阻燃性能的差別是與它們的分子結構、組成及測試方法有關的。此外,某些本質阻燃高聚物或阻燃高聚物的抗引燃性能不一定很好,但引燃后能很快自熄。例如,熱穩定的膨脹型阻燃系統在某些阻燃測試中可能易于引燃,但隨后能成炭而自熄,直至測試完畢燃燒量也很低。

 

應用阻燃高聚物是為了減少意外火災。如果制品在引燃源作用下不會被引燃,或在引燃后火焰不會傳播,則火災可以避免。此外,與未阻燃材料相比,阻燃材料能降低火焰傳播速度及燃燒速度。

 

二、阻燃高聚物的局限性

對一個高聚物系統進行任何改變(例如加入阻燃劑)都會引起材料外觀、機械性能、電氣性能及其他性能的變化,這種變化有時是很嚴重的,可能影響材料的最后使用。阻燃材料的制造商和用戶都力圖減少這種變化。在發展阻燃產品時,必須顧及產品的性能、成本、加工性、工業衛生和安全及對環境的影響等諸多因素。此外,阻燃高聚物燃燒時產生的煙和燃燒產物,與未阻燃高聚物是不同的,此點尤應注意。因此,研制一個阻燃高聚物并不是簡單地將阻燃劑加入高聚物中和使材料單純地通過某些阻燃測試標準就可以完成的,而是要充分和全面考慮由于阻燃而帶來的多種改變,并在保證材料能滿足使用要求的前提下,在多項指標間求得最佳綜合平衡。

 

三、新一代阻燃高聚物

多年來對阻燃材料的物理和化學及有關火科學的研究取得了如今阻燃技術的結果,但對于了解有關阻燃聚合物的一些復雜而深層次的問題,還需要多門學科和技術的完美結合。

 

對用于各個技術領域的材料,都有一般的和特殊的要求。例如,對用于制造電子和電氣元器件的塑料,除了機械性能、電氣性能及加工性能外,還應具有耐熱和阻燃性能。

 

高聚物是與未來的高新技術產業息息相關的,從生物工程到微電子工程的發展都依賴于人們合成和研制新型高聚物的能力。電活性高聚物、光電高聚物、有控釋放高聚物、生理活性高聚物、聚合物合金、有機基質復合物、高聚物-無機物納米復合材料等,都是新型高聚物的代表,它們給人們提供了電子-電氣、生物工程、宇航等領域所需的先進材料(包括結構材料、纖維、薄膜、粘結劑、涂料、泡沫體、復合物等)和設計、制造新型元器件的基礎。對其中很多用于可接觸高溫的高聚物,阻燃和耐熱是必不可缺的要求。

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