四川大學(xué)王玉忠小組高分子材料無鹵阻燃研究取得突破
2011-12-12 來源：科學(xué)時(shí)報(bào)
在國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的長(zhǎng)期支持下，四川大學(xué)教授王玉忠?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)在高分子材料無鹵阻燃化的基礎(chǔ)研究方面獲重要進(jìn)展，并取得一些關(guān)鍵技術(shù)的突破，成功地解決了一些高分子材料的高效無鹵阻燃問題，有效地協(xié)調(diào)了阻燃性與無鹵化、保持其他性能和降低成本的矛盾，并成功應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。
阻燃劑，火災(zāi)克星
隨著科技的發(fā)展，塑料、橡膠、纖維等高分子材料已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活的各個(gè)角落。高分子材料易燃性的特點(diǎn)，使其在電子電氣、交通、建材及家庭等領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)的防火安全問題日益突出。
2010年11月15日，上海靜安區(qū)膠州教師公寓起火，這座28層住宅很快被大火與濃煙包圍，逃生與救援變得十分困難，該事故共造成58人死亡，70人受傷，56人失蹤。事后，國(guó)務(wù)院成立的調(diào)查組在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)大量違規(guī)使用的尼龍網(wǎng)、聚氨酯泡沫等高分子易燃材料。
“如果在這些高分子材料中引入有效的阻燃劑，使材料達(dá)到阻燃級(jí)別，火災(zāi)造成的危害不會(huì)那么嚴(yán)重。”王玉忠對(duì)記者說。
絕大部分有機(jī)高聚物材料自身不具備阻燃元素和結(jié)構(gòu)，需要通過物理或化學(xué)反應(yīng)的方式在材料中引入阻燃劑。
阻燃劑是高分子材料阻燃的關(guān)鍵。原則上，能夠阻止有機(jī)高聚物材料燃燒的物質(zhì)都可選作阻燃劑。但實(shí)際上，除阻燃性外，阻燃劑還必須具備：熱分解溫度要高于高聚物的加工溫度、與高聚物相容性好、對(duì)其阻燃對(duì)象的其他性能無嚴(yán)重不良影響、燃燒時(shí)不釋放有毒和腐蝕性氣體、生產(chǎn)成本低等條件。
“含鹵素（如含溴）的阻燃劑對(duì)許多高分子材料的阻燃效果比較好，但有些含鹵阻燃劑在材料燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有毒煙霧和腐蝕性氣體，造成二次危害。”王玉忠介紹說。
火災(zāi)中死亡的人當(dāng)中，真正被燒死的占少數(shù)，絕大多數(shù)是因吸入有害物質(zhì)窒息而死。歐盟頒布的《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》已限制了某些含鹵阻燃劑的使用。
無鹵阻燃的難題與突破
然而，受性能和成本影響，在過去市場(chǎng)上無鹵阻燃劑的使用范圍并不廣泛。
“單純強(qiáng)調(diào)阻燃性而不考慮材料其他性能沒有任何意義，必須把阻燃性與材料的其他性能相協(xié)調(diào)。”王玉忠告訴記者說。
一種好的阻燃劑至少應(yīng)考慮對(duì)材料阻燃的高效性、對(duì)材料其他性能負(fù)面影響小、對(duì)人體無害或低害以及可以接受的成本等。
由于不同的高分子材料在高溫或燃燒時(shí)的熱分解和燃燒機(jī)理是不同的，因此必須使用與之相適應(yīng)的阻燃劑才能發(fā)揮阻燃作用。例如，聚烯烴類高分子材料，在燃燒時(shí)能產(chǎn)生有效捕捉氫自由基和氫氧自由基物質(zhì)的含溴阻燃劑是最有效的阻燃劑。而無鹵阻燃劑要實(shí)現(xiàn)對(duì)其阻燃，需要添加更多的量，這就使得無鹵與阻燃的高效相矛盾。
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