高分子材料,无论是塑料、橡胶,还是纤维,一般氧指数较低,属于易燃材料,燃烧时产生大量烟雾、有毒气体,使人中毒,甚至死亡,已成为人们日益关注的社会问题。高分子材料一方面给人类提供了丰富多彩的物质条件,另一方面也给人类埋伏了很多的火灾隐患。因此,各国都对高分子阻燃剂的研制、生产、应用、测试 及阻燃法规的建立、完善作了大量的工作,也为阻燃剂的发展提供了广阔的市场和法律保证。
所谓阻燃,实际上指达到某种规范或某种试验方法的一个具体标准,塑料的“阻燃”或“难燃”一般只是对于小火而言,在大火中仍能燃烧。不过阻燃性能好的泡沫塑料遇小火年自熄,不易引起火灾;在火灾中,由于燃烧性能的降低,可降低火灾蔓延及产生刺激性有毒烟雾的危险。因此从某种程度上来说提高塑料的阻燃性就是使塑料仅产生炭化而不着火、不发焰或者虽炭化、着火和发焰,但燃烧难以扩展,即延燃(有焰)和残烬(无焰燃烧)的时间短。
材料阻燃的必要性:发生火灾后可供疏散人口和抢救财产的时间,阻燃试样为未阻燃试样的15倍;材料燃烧时的质量损失速度,阻燃试样不到未阻燃试样的1/2;材料燃烧时的放热速度,阻燃试样仅为未阻燃试样的1/4;材料燃烧生成的有毒气体量,阻燃试样仅为未阻燃试样的1/3;阻燃试样和未阻燃试样两者燃烧时生成的烟量相差无几。
1 阻燃机理
从原理上分析,燃烧过程是可燃物与氧化剂之间的一种快速氧化反应,当可燃物浓度及其温度足够高时,即可引起燃烧。
高聚物的燃烧可以分为热降解和燃烧两个过程,涉及传热过程、凝聚相的热降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成链式燃烧反应等一系列环节。因此提高阻燃性能的关键在于抑制降解及氧化、减少可燃物的生成、阻断热量的传递,如通过汽化带走热量、冷却降低凝聚相温度等方法来提高材料的阻燃性能[1]。
聚合物的阻燃机理是一个极复杂的物理和化学过程。一般认为,阻燃剂对聚合物的阻燃行为主要通过冷却、稀释、形成隔热层和终止自由基链反应途径实现的,其中前三种为物理途径,后一种为化学过程。
也可以分为气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理、中断热交换阻燃机理等。
2 高分子材料的燃烧性能
各种塑料其阻燃特性都不同,而燃烧性的好坏,一般都用氧指数(OI)来表示和划分的,氧指数在22以下的属于易燃材料。