浅谈高分子材料的阻燃机理

高分子材料性能优异,具有许多其他材料不具备的特性: 如质轻、加工性能好、高流动性易于成型、绝缘性、耐磨性等。但大多数高分子材料是碳氢有机结构,属于易燃、可燃材料,在燃烧时热释放速率大、热值高、火焰传播速度快,不易熄灭;某些材料燃烧时还产生浓烟及有毒气体,对人类生命安全与环境保护构成潜在的威胁。近年来,全球阻燃材料行业产值逐年增长,同时,各国相继提升有关材料阻燃的法规,对高分子材料的阻燃性提出更高的要求。

高分子材料的燃烧遵循燃烧三要素( 可燃物质、助燃物质及着火源的规律,高分子材料主要为碳氢结构,属于可燃物。

助燃剂在通常情况下为空气中的氧气组分,也包括各类氧化剂,高分子材料通常在空气中使用,与空气中的氧气接触充分,并且高分子材料有时会添加各类氧化剂,这些氧化剂在燃烧过程中会起到助燃剂的作用。着火源为明火与各类高温场所,高分子材料的起火点普遍较低,某些使用场合易接触高温环境,也使得高分子材料易于起火引发火情。

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场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。因此,当高分子材料受热能够使其分解,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。当燃烧产生的热量大于或等于燃烧过程各阶段所需的总热量时,燃烧才能继续,否则将终止或熄灭。

物质的燃烧要同时满足燃烧三要素的条件,那么阻燃就是从相反的方向来控制三要素,只要破坏了其中一个要素条件,燃烧即可终止。为了达到很好的阻燃效果,通常会采用多种阻燃技术,同时控制燃烧的三要素,即降低材料的可燃性、减少助燃剂的浓度及降低燃烧反应的温度来达到阻止材料燃烧的目的。

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