阻燃材料绿色化初探

蔡晓英

蔡晓英

杭州捷尔思阻燃化工有限公司310011

摘要：火就像一把双刃剑，它既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来灾难。近几年来发生的火灾大多是因为高分子材料缺乏耐火性而引起的。因此，对高分子材料进行阻燃处理是一项重要而紧迫的工作。阻燃高分子材料的发展趋势是绿色化，而影响阻燃材料绿色化的关键是阻燃剂的选择。基于此，本文主要对阻燃材料绿色化和阻燃高分子材料发展趋势进行分析探讨。

关键词：阻燃材料；绿色化

1、前言

阻燃剂在增强高分子材料耐火性的同时，也带来了自身的一些缺点，如放出有毒气体，产生烟雾，产生腐蚀性物质，添加量大，影响材料的机械性能，以及对环境造成一定的污染等等。因此，从环境保护、人类安全和阻燃效率的角度出发，开发高效、无害、低烟、低毒、绿色环保的阻燃剂是阻燃剂发展的必然趋势。

2、阻燃材料绿色化的重要性

2.1当前阻燃材料介绍

随着生活水平的提高，环境友好产品受到人们的亲睐，成为人们追求的目标。各种无卤、卤系的阻燃剂的应用以及绿色环保阻燃剂的研究成为最活跃的研究领域。我国的阻燃技术基本上与国外先进国家保持同一水平，各种阻燃制品的难燃要求也是参照发达国家的同类标准制定出来的，然而我国阻燃制品总量以及使用的场所远远落后于发达国家水平。

2.2对于环境保护和人身财产安全意义重大

随着人们的环保、安全和健康意识日益增强，世界各国开始把环保型阻燃剂作为研究研发和应用的重点，并已经取得了一定的成果，阻燃材料绿色化的时代也将来临。人们日常生活所需用品大多是用聚合物做成的，但是这些聚合物易燃，容易造成火灾事故。而在火灾中产生的烟和有毒气体不利于救援工作的进行，从而增加了人员伤亡，造成了更多的财产损失。更重要的是，有毒气体和浓烟排放到空气中造成了空气污染等环境问题。阻燃剂是从减少材料着火机会和减慢火焰蔓延速度两个方面来防止或减少火灾发生的。阻燃材料的使用和绿色化对于人们的人身、财产安全和环境的保护有着很重要的意义。

3、阻燃材料的现状和探索

目前阻燃剂的种类繁杂，可分为以下几类：

3.1卤系阻燃剂

卤系阻燃剂有着添加量少、阻燃效果显著、与有机高聚物相容性好等优点，使其在阻燃材料领域中占有重要地位，成为当前世界上产量最大的阻燃剂之一。卤系阻燃剂的产品主要有：四溴邻苯二甲酚酐、四溴双酚A、五溴甲苯和十溴二苯醚等等。虽然有着很大优点且应用广，但是卤系阻燃剂存在一个致命的问题。当火灾发生的时候，发烟量较大，且释放出有毒气性、腐蚀性的卤化氢气体，这就给施救人员造成了妨碍，甚至会造成“二次伤害”。所以，卤系阻燃剂将逐步退出历史舞台，阻燃剂的发展和研究会朝着清洁、绿色、环保的方向发展。

3.2无卤阻燃剂

3.2.1磷系阻燃剂

磷系阻燃剂可分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂两大类，他们受热分解，生成一种聚偏磷酸的物质，此物质稳定性强，易在表面形成隔离层。同卤系阻燃剂一样，磷系阻燃剂有着用量少、阻燃效果好、对环境污染少的优点，也得到了广泛应用。磷系阻燃剂的缺点就是其中的主要物质红磷易吸湿，从而产生有毒气体。除此之外，还有易水解、烟量大、稳定性差的缺陷。随着阻燃材料绿色化的探索和研究，要逐渐把磷系阻燃剂从单磷类向双聚或多聚类阻燃剂发展。

3.2.2金属氢氧化物阻燃剂

金属氢氧化物阻燃剂被称为无公害阻燃剂，具有无毒、烟量小、腐蚀小、热稳定性好和价格低的优点。主要品种有氢氧化铝和氢氧化镁。金属氢氧化物的工作原理：它们把燃烧区域的温度降到燃点以下，使燃烧物自动熄灭，过程中产生熔点高的的氧化物，使其能很好的阻挡热传导，起到阻燃的作用。但金属氢氧化物阻燃剂的添加量较大，使得阻燃材料的密度偏大，在整体材料评估使用上，相同克重所得制品量偏低；在以塑代钢的应用领域，存在使用的弊端。

3.3绿色、环保阻燃剂

3.3.1膨胀型阻燃剂

膨胀型阻燃剂属于绿色、环保的阻燃剂，以磷、碳、氮为主要成分。膨胀型阻燃技术已十分成熟，并成为当前最活跃、最重视的研究领域之一。其工作原理是这样的，在高温下，产生一种无机酸，和多元醇产生化学反应之后脱水碳化，形成的水蒸气和不燃烧的气体膨胀，使炭层也随之膨胀，最后形成一层结实的泡沫层。这个泡沫层有许多细小的微孔，附着在着火的表面，有效的抵挡了氧气的进入，从而达到阻燃的目的。

3.3.2有机硅阻燃剂

有机硅阻燃剂也是一种新型的、刚开发的无卤阻燃剂。具有高效、低烟、低毒的特点。它不仅是一种阻燃剂，还是一种成炭型抑烟剂。有机硅是一种特殊的材质，它不但能很好的阻燃抑烟，还能提高材料的强度、改善材料的性能。作为一种新型的绿色的阻燃剂，有机硅阻燃剂有着良好的发展前途。

3.3.3纳米阻燃剂

纳米阻燃剂作为一种新型的高分子阻燃体系，一经发现就得到了广泛的关注，其以极少的添加量就能使复合材料的性能得到明显提高，被誉为阻燃技术的革命。纳米无机阻燃剂是环保新型阻燃剂的代表，以无卤、无毒、低烟的优点所为人知。纳米无机阻燃剂的使用很灵活，既能单独使用，添加到聚物材料中去，也可以和传统的阻燃材料一起配合使用。另外，因为对材料的力学、物理性能影响较小，而且添加量少，使纳米阻燃剂成为新型绿色环保阻燃剂的领头者。

4、绿色环保阻燃剂的工业展望

绿色化学及其技术是未来化学工业发展的最终方向。今后绿色环保阻燃剂工业研究的重点必将是开发新型绿色环保的低烟、低毒产品，采用环保的化学反应，在工艺过程中使用无毒无害的原材料、溶剂和催化剂。

4.1开发新型绿色环保产品

阻燃材料绿色化的关键是阻燃剂的选择，为了克服卤系阻燃剂的不足和加强环境保护，无卤、高效、低烟、低毒阻燃剂的合成及其阻燃技术的研究，是当今高分子阻燃材料的发展方向。从阻燃剂的发展前景来看，无卤的膨胀型阻燃剂、有机硅阻燃剂、纳米级阻燃剂显示了强大的生命力，为阻燃工业的绿色化提供了可能。

4.2采用环保化学反应

所谓的绿色化学反应不仅只是一个时髦词，而是指利用化学原理从根本上消除或减少化学工业对环境的污染，其手段通常是采用“高选择性的化学反应”和“过程密集化”新技术，使生产过程不产生废弃物，实现“零污染”。比如，许多炼油厂还未能充分利用石油粗酚中的酚类化合物，这不仅给环境带来严重的破坏性，同时在经济上也造成了巨大的浪费。如果将混合杂酚直接合成磷酸三杂酚酯，则能取得满意的结果。

4.3生产中使用无毒无害的原料、溶剂和催化剂

挥发性有机物常用作化学合成的溶剂，在阻燃涂料的喷雾剂中也常使用，然而它们却是环境的严重污染源。绿色化学研究的一个重点就是用无毒无害的液体代替这些挥发性有机溶剂作溶剂。比如，超临界二氧化碳就已被证明时可以使用的性能超群的溶剂。

5、结语

随着人们环保意识和火灾安全意识的逐渐增强，环境友好型可替代阻燃剂受到越来越多的关注。开发无卤的膨胀型阻燃剂、有机硅阻燃剂和纳米级阻燃剂将给阻燃材料带来新的生机，绿色化的阻燃材料将会在市场上占有越来越大的份额。

参考文献：

[1]韩红丽.尼龙-66的绿色阻燃及性能研究[D].太原：中北大学，2008.

[2]林建果.一种新型聚合物高分子聚合阻燃剂的工业生产[J].阻燃材料与技术，2005（2）：18.