高分子材料阻燃技术范文篇1

【关键词】溴系阻燃剂发展方向

一、现有的溴系阻燃剂种类

溴系阻燃剂的种类很多,常用的溴系阻燃剂通过文献总结表格1简要地进行介绍:

二、溴系阻燃剂对于环境和人类健康的影响

BFR阻燃效率高,适用面宽,耐热性好,水解稳定性优异,能满足各种高聚物加工工艺及阻燃产品的使用要求,且原料充足,制造工艺成熟,价格可为用户承受。它的严重缺点是以它阻燃的高聚物在燃烧时生成较多的烟,有毒气体及腐蚀性气体,降低被阻然基材的耐光性,还有些BFR容易渗出。先就BFR对于环境和人类身体健康产生的影响讨论。

2.1BFR的逸出和对人体健康的影响

一般而言,有阻燃产品中释放出FR的可能性和逸出量通常是极小的,不能对消费者形成危害,至于反应型FR,他们在产品中已不再是原有的化合物,而是生成了另外一些物质,或已结合于被阻燃基材(高聚物)的主链或侧链中了,因而根本不会从产品中迁移至环境中。现在还没有FR对人体和生物体产生有害影响的报道,更未发现由于人体暴露于含FR环境而产生严重后果的事例。

2.2BFR生成PBDD和PBDF的可能性

在75种BFR中,目前只发现PBDPO(包括PeBDPO,OBDPO及DBDPO)是PBDD及PBDF的前体,且由PBDPO生成PBDD及PBDF要在一定条件下才能发生,其生成量也与条件有关。城市固态废弃物焚烧时也能产生二类毒物。将含BFR的塑料与城市固态废弃物一起焚烧时并未增加PBDD及PBDF的生成量。还有的研究表明,含DBDPO的塑料,即使经过几次循环加工,材料中检测出的PBDD及PBDF量也极微,仍能通过德国dioxin指令(10-9级)。

2.3BFR的污染性

BFR不是POP(永久性有机污染物),且并未被列合国POP名单。根据联合国的定义,POP必须满足下列四个条件:(1)持久性(P);(2)生成物积累(B);(3)毒性(T);(4)长距离迁移(LRT)。目前市场销售的BFR除了已经被禁用的PeBDPO可能是POP外,其他均不符合。

同样,BFR也不是具有持久生物积累毒性的物质。但BFR肯定是稳定的,例如墙壁内的阻燃隔热板的使用期可以达到30年。

2.4DBDPO降解危害性的评估

由于PeBDPO已被禁用,人们对DBDPO是否会在环境中降解为PeBDPO十分关注。荷兰最新一项的研究指出,在残渣的表面,PeBDPO及其它低溴代二苯醚的含量降低,而DBDPO的浓度则增高。这说明,DBDPO不大可能降解为PeBDPO和HBDPO(六溴二苯醚)。该研究还证明,DBDPO没有或只有极低的生物积累的可能性。还有几项独立进行的关于DBDPO降解的研究,提供了一些有价值的DBDPO可以被光降解的信息。

2.5生物体内BFR的浓度及其危害

目前在鱼,肉,奶制品和其他食品中发现了DBDPO,但其浓度很低,即使已检测出的最高浓度,从毒理学观点而言,也仅为可接受极限浓度的几百万分之一。

在人体中也检测出了DBDPO及其它BFR,但他们的浓度远远低于能影响人类健康的浓度。

值得指出,在生物体内发现任何人工合成化学品,并不一定等同于已危害该生命体健康。专家们认为,在生物体内出现某一个化学品并不一定是危害健康的信号,而要看这种化学品在体内的浓度。

2.6BFR在有机组织中的积累

大多数BFR都不是生物积累的,换言之,他们不会在生物体内停留或积聚。由于BFR的相对分子质量大,在水中溶解度极低,故他们通常不会被有机体吸收。仅有少数的BFR产品可能具有生物积累性。根据世界卫生组织及欧盟关于FR危害性评估结果,DBDPO无生物积累性。

三、阻燃剂的发展趋势

不管对溴系阻燃剂的争论达到什么程度,但目前溴系阻燃剂在阻燃效果上无可争辩的优越性能,依然使国内科研人员对于溴系阻燃剂的新产品研制充满热情。因此抓紧时间开发新产品是当务之急。

高分子材料阻燃技术范文1篇2

在这则传递着温暖、舒适与健康的广告余音未尽时，2009年，情怡又化身为“硬汉”，成功研制了一款“史上最牢的”袜子——多功能防护袜。

“脚上时装”欲发酵

袜子作为服装的一个重要分支，可以说是“脚上时装”，它的作用也毋庸置疑。袜子起着保护穿着者足部不受磨损压迫、保持足部皮肤温度、方便行走等重要作用。但由于消防人员的脚容易被烧伤、伐木工人和农民的脚很容易被割伤，他们对袜子功能性的追求远远大于对时尚美观的要求，更希望自己的脚被保护不至于烧伤和割伤。

记者电话联系到了情怡袜业有限公司研发部部长方菊英，方菊英说：“普通袜子原料主要为棉、毛、锦纶、腈纶、涤纶等，而这些原料由于不具备阻燃性、强力低、耐磨性差，所以制成的袜子产品不耐用，潜在的火灾伤害可能性进一步增大，无法适应像伐木工人、矿山作业人员等特种行业人员穿着，因此，我们开发设计出具有防切割、阻燃、耐磨、保健等多功能的新一代袜子。”

当然企业在生产一款新产品的时候除了出于对市场需求的考虑，也会考虑自身的发展和收益。情怡作为中国袜业十大品牌之一，一直以来都是以做纯棉袜子闻名。多功能防护袜的成功研制真正实现了袜子产品从民用向特殊行业的拓展，也颠覆了人们对于袜子的理解。

“我们这个小针织行业受消费习惯、市场价格的限制，成本与附加值占比严重失衡，其成本高、价格低，超过一定价格销售受阻，为此，企业又需要有一定附加值产品或减少利润来生存，所以要想企业持续健康发展，必须要开发有功能性、创造性产品来提升附加值。”方菊英说。

华丽转身成“硬汉”

“2009年我带着这款多功能防护袜去申请了专利，当然我更愿意去申请吉尼斯世界纪录。”情怡袜业董事长何建涛很幽默地说。

在整个纺织品领域，避火服、阻燃服、防辐射服等功能性纺织品多不胜数，但集阻燃、防切割和耐磨于一身的袜子在国内还很少，可以说是真的为双脚铸造了“铜墙铁壁”。

情怡袜业有限公司的设计人员楼项森告诉记者，这种用锯割不破、用火烧不穿的袜子，奥秘在于袜子的原料。

“这种用芳纶1414做的袜子具有防切割、耐磨、阻燃等功能，牢固程度是普通袜子的10倍以上，可作为高性能防护袜、防护手套、护膝等的原料，广泛应用于军队、消防、伐木等特殊部门或其他行业。”楼项森说。

材料方面，多功能防护袜选用较细的线密度为200D的芳纶1414纤维为外包丝，70D氨纶丝为芯丝，作为该产品的主要原料，结合芳纶1313/粘胶混纺纱及舒适性好的精梳棉纱、橡筋等其他纤维材料的合理组合，为开发出具有阻燃、耐磨、保健的新一代袜子提供了有力保证。这样的材料组合，特别是芳纶1414纤维/氨纶包覆丝的应用，在国内袜子产品中未见报道，是一项创新。实现了该产品既具有优良的阻燃性能，同时又具有防切割、耐磨、保健和优良的弹性。

结构方面，防护袜在充分利用芳纶1414纤维/氨纶丝、橡筋等弹性原料，按照人体腿形的外形变化，通过密度的调整及橡筋的合理垫入，使袜筒部段的横拉随着人体腿形的变化实现了非线性变化，真正达到了袜子的保健功能，这种编织结构工艺的变化在袜子成型上是一项创新。

破解难题“茧化蝶”

方菊英说：“我们在产品的结构设计和生产工艺等方面有了更大的创新，解决了众多技术难题。但是有些技术问题因为涉及到技术保密所以不方便透露。”

“我们公司首次利用高性能材料尝试编织—定型—包装等工艺流程，在上机的时候，就碰到包覆丝纱捻度太高，生产容易裹线；包覆纱太粗，机器密度开得太大，容易坏针等等一系列问题。研发人员立刻召集生产第一线的职工与相关负责人一起商量在调机、打样上如何把控，最后解决了这些技术难题，优化了技术组合。”楼项森说。

高分子材料阻燃技术范文篇3

关键词：聚磷酸酯制备聚丙烯氧指数力学性能

一、前言

聚磷酸酯是近年来迅速发展的一种新型高效添加型磷系阻燃剂，其含磷量高，含氮量大，阻燃效果优良；具有良好的热稳定性；水溶性小，分散性较好，阻燃性能持久；毒性较低，受到阻燃剂工业的广泛关注[1,2]。单分子型膨胀阻燃剂能将酸源、炭源和气源以化学合成的方式集结到一个大分子上，相对于混合膨胀型阻燃剂而言，它具有更为优异的热稳定性和耐水性[3]。而单一使用聚磷酸铵添加到聚丙烯上，因其熔点低，高温下易分解，阻燃效果欠佳[4]。针对这种情形，本文的研究是将聚磷酸铵原料磷酸、尿素和季戊四醇以及三聚氰胺合成集结到一个聚磷酸酯大分子上，简化合成工艺，提高产率，提高其化学热稳定性及含磷、氮量，并提高其对聚合物相容性及其对聚合物材料的阻燃性能。云南是我国磷矿资源最丰富的省份之一，云南工业正大力发展磷酸盐的下游产品，本试验研究合理利用原产地的资源，发展磷深加工产品，为聚烯烃的阻燃改性提供了一种新的思路.

二、MPE的制备

三聚氰胺聚磷酸酯(MPE)的制备的具体操作：在500mL的三口烧瓶中，按比例加入一定量的磷酸和尿素，放入磁力搅拌油浴锅内，开启搅拌器，缓慢加热，温度升到一定温时搅拌熔融反应一段时间，再按比例加入一定量的季戊四醇和三聚氰胺。再升温，原料全部融化，溶液完全澄清，体系进行聚合反应一段时间，继续升温，进行发泡反应，维持反应温度进行聚合固化反应一段时间，反应完毕，冷却、干澡、粉碎，得MPE白色粉末。具体反应原理及工艺路线如下[5,6]：

图2.2MPE合成工艺

图2.3MPE红外图谱

图3是最佳状态下MPE的红外图谱，根据Sadtler红外谱图数据库检索，可知在1074cm-1，出现P-O-C键的成环吸收峰，在894cm-1出现P-O-C键的偶合振动吸收峰，说明酯化成功，发生了酯化反应，生产了具有一定氮含量的聚磷酸酯。在3160-3028cm-1处出现P-O-N弯曲振动峰，3626-3250cm-1，处出现N-H键的吸收峰，1659-1404cm-1处出现NH3＋的变形振动吸收峰，主要由于聚磷酸的高温脱胺以及与三聚氰胺反应生成NH+的变形振动吸收。说明三聚氰胺参与了反应。因此可以推断聚磷酸酯分子中含有P-O-C、P-O、P-OH和P-O-N[7]。

三、MPE/PP阻燃复合材料的性能

将合成的MPE样品添加到塑料PP中，首先将称取的样品和PP混合均匀，挤出、切割成粒、烘干、注塑成长120mm，宽6.5mm，厚度为3mm的标准件。对不同的添加量，进行了阻燃性能和机械性能的测试。

表3.1MPE含量对PP性能的影响

图3.1MPE含量对PP的力学性能影响

图3.1为MPE含量对PP的力学性能影响。随MPE添加量的增大，试样的各项力学性能先逐渐下降而后又有升高。这是由于作用于连续相PP的外力通过相界面传递给MPE,MPE发生形变又会通过相界面将力传递给PP，这有利于银纹的产生与支化[8]。当MPE含量为30％时，材料的力学性能下降。这可能是由于MPE在PP中团聚现象加剧，在试样内部形成缺陷，使试样在受外力作用时，容易引发裂纹，降低试样力学性能。

加入25%MPE时，材料的断裂伸长率由纯PP的15％降至14.2%，继续增加MPE的含量，断裂伸长率开始下降，当MPE含量为30％时，其值为12.5%，这可能是由于添加MPE时，共混物的分子链产生了物理缠结作用，在受到外力作用时，填充物使基体产生银纹，从而吸收能量，起到增韧效果。当MPE含量达到30％时，材料的力学性能下降，故MPE添加量不宜超过30％。

图3.4给出了MPE含量改变对PP氧指数的影响。从图中可以看出，随着MPE含量增加，LOI值出现逐级增长的趋势。试样LOI测定值随试样添加量的增大而有所增高，氧指数越高说明阻燃性能越好，但当MPE含量达到30%时，材料的力学性能下降。故MPE为25％时，阻燃剂可发挥出最佳阻燃效果，体系氧指数达到30.6%，材料力学性能与纯PP相似，保持了PP的力学性能。

图3.2MPE含量对PP的氧指数

四、结论

本实验成功将磷酸，尿素和季戊四醇以及三聚氰胺合成通过一定的技术手段集成在一个聚磷酸酯大分子上，通过红外谱图可以看出制备得到了目标产物MPE；通过将MPE添加到聚丙烯塑料中，随MPE添加量的增大，试样的各项力学性能先逐渐下降而后又有升高，说明MPE与PP有良好的相容性；极限氧指数的测试表明MPE的对PP的阻燃效果明显。

参考文献：

[1]褚劲松．新型磷氮系阻燃剂的合成及阻燃性能研究[D]．华中师范大学学报，2006,11(5):34-37.

[2]鲍治宇，董延茂．膨胀阻燃技术及应用[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社．2005,11-21.

[3]贡长生，朱丽君．磷系阻燃剂的合成和应用[J].化工技术经济，2002,21(4):9-13.

[4]高锋，程新建，王艳飞．聚丙烯阻燃化的研究进展及发展趋势[J].合成树脂及塑料，2003,20(3):55-59.

[5]杨锦飞，胡珊，闰敏艳．季戊四醇磷酸酯蜜胺盐阻燃剂的合成及应用[J].热固性树脂，2008,23(2)：37-40.

[6]马少君，梅秀娟，冯良荣．三聚氰胺聚磷酸盐阻燃剂的合成与表征[J]．应用化学，2003,20(11):1035-1038.

高分子材料阻燃技术范文

关键词：涤纶；阻燃；技术

1、引言

近年来，随着人们生活水平的提高，涤纶纤维作为重要的服装材料而得到了广泛地使用。然而，涤纶纤维的可燃性增加了其使用时发生火灾的可能性。为了减少火灾的发生，涤纶阻燃技术得到了快速的发展。涤纶阻燃技术的使用，有效地保障了涤纶材料使用的安全性，对促进涤纶的广泛使用有着积极的作用。下面将来谈谈涤纶阻燃技术研究进展及发展趋势。

2、涤纶阻燃方法

涤纶阻燃的方法多种多样，按阻燃剂的引入方式和生产过程，可将涤纶的阻燃改性方法分为以下几种：在缩聚阶段或酯交换阶段加人反应型阻燃剂进行共缩聚；加入添加型阻燃剂在熔融纺丝前向熔体中；以含有阻燃成分的聚酯与普通聚酯进行复合纺丝；在涤纶或织物上进行反应型阻燃剂接枝共聚；进行涤纶织物的阻燃后处理。前三种方法为原丝的阻燃改性，后两种方法为表面处理改性。

能够达到长久的阻燃效果是共聚法的主要优点，不会对织物的机械性能产生很大的影响，国外工业化的阻燃涤纶品种，主要采用就是共聚法阻燃改性方法，但共聚法也有其缺点，就是工艺相对比较复杂，而且开发成本较高；操作费用低和简单易行是共混法的主要优点，但共混法难以找到合适的添加型阻燃剂，而且耐久阻燃性要远差于共聚法，除此之外，共混阻燃改性还需要解决其毒性、界面相容性以及分散性等问题；复合纺丝阻燃改性一般都使用皮一芯型结构，是以共混型阻燃聚酯或共聚型为芯，普通聚酯为皮层复合纺制而成，这种纺丝方法适用于耐水解性比较差的，如部分膦共聚改性阻燃聚酯；接枝阻燃改性是使聚酯与乙烯基型的阻燃单体通过用化学引发剂、紫外线或高能电子束辐射发生接枝共聚的一种方法，该方法不但效果好而且而持久性强，但后接枝共聚和复合纺对生产成本和技术条件的要求都比较高，因此，难以被普遍采用；适用面广、工艺简单、成本低廉是后整理法的主要优点，同时，后整理法能够满足不同程度的阻燃要求，但其阻燃剂持久性不理想，而且用量较大，影响织物与纤维的强力和手感等物理机械性能，目前在涤纶阻燃后整理法仍是的重要方法之一，特别是含磷共聚型阻燃剂，其因具有发烟量低、效率高以及无毒等特点，而受到人们的广泛关注。

3、涤纶纤维的燃烧及阻燃机理

3.1涤纶纤维燃烧过程

在涤纶受热分解的过程中会有大量的烟雾、热量以及可燃性物质生成。在受热的初始阶段，分子中会有环状低聚物生成，经过B-H的转移生成乙烯基酯和羧酸，通过脱羧对苯二甲酸会生成二氧化碳、酸酐苯甲酸等，在乙烯基酯分子链之间会有链脱离过程和聚合反应的发生而生成环烯状交联结构，继续降解则会生成一氧化碳、酸酐乙醛以及小分子的酮类物质等，同样可能会有活泼的自由基产生。

3.2涤纶纤维的阻燃机理

磷系阻燃剂是涤纶纤维所用的主要无卤阻燃剂，磷系阻燃剂的阻燃机理是通过对聚合物炭化的促进，减少可燃性气体的生成量，从而起到阻燃的作用。磷系阻燃剂改性的阻燃涤纶燃烧的过程中，生成在其燃烧表面的无定形碳能有效地将氧气以及热量与燃烧表面进行隔绝，此外，磷酸类物质在分解过程中会吸收大量的热量，对聚酯的降解反应也起到了一定的抑制作用。

4、卤系和磷系阻燃剂及其阻燃改性

4.1共混型卤系阻燃剂

溴代物是涤纶阻燃处理的卤素化合物中最为主要的一种。溴类阻燃剂的应用比较广泛，主要是因为其阻燃效果好，而且添加量也相对较小。上世纪开发了许多共混型芳香族溴系阻燃剂和阻燃聚酯纤维，它主要是用溴二苯醚作为阻燃添加剂与聚酯共混纺丝而成。所有的溴系阻燃剂当中，含溴量最高的为十嗅二苯醚，其分解温度一般都高于350℃，而且具有极佳的热稳定性、较高纯度以及燃烧时过程中不会有大量的有毒气体产生。

4.2共聚型卤系阻燃剂

尽管卤素阻燃剂具有较好的阻燃效果，但其也存在许多不足之处，如在涤纶纺丝的过程中，卤素阻燃剂会严重腐蚀喷丝板和设备，通常会降低涤纶的耐光牢度，一旦有光照射到染料，就会使其与溴化物发生反应，导致纤维变黄，颜色恶化。在燃烧时含卤素的阻燃材料时，会有腐蚀性和刺激性的卤化氢气体放出，尤其是在高温裂解或燃烧一些含卤素类阻燃体系时，会导致有毒物质的产生，严重威胁生命与财产的安全，因此，无卤化阻燃材料的使用比较广泛。

4.3共混型磷系阻燃剂

随着人们环保意识的不断增强以及对阻燃材料和火灾研究的不断深入，越来越重视具有低毒及低烟的磷系阻燃剂。磷的质量百分含量为5％时就会导致涤纶产生自熄的行为，而在同等的条件下，溴的质量百分含量要占到17％左右才会导致涤纶产生自熄的行为。磷系阻燃剂的综合性能比较强，磷系阻燃剂不但可以避免由卤素阻燃剂引起的纤维脆性增加、颜色恶化以及耐光牢度降低等问题，通常还会改善纤维的染色性能和色泽。目前磷系阻燃剂主要包括膦酸衍生物、膦酸酯类以及磷酸醋等。早期磷系阻燃剂通常都是使用磷酸酯作为涤纶的阻燃剂，但是这类阻燃剂的相容性较差，挥发性较大，耐热性也比较差，燃烧过程中会生成滴落物，其阻燃剂含磷量与其阻燃效果成正比。随着高相对分子质量磷系阻燃剂的广泛使用，将会逐渐淘汰这类高挥发性添加剂。

4.4共聚型磷系阻燃剂

近年来，含磷共聚改性型阻燃涤纶越来越多的人们的关注，具有双反应团的磷系反应型阻燃剂竣酸烷基膦酸己研制成功，并开始了工业化的生产。它是一种白色晶体，主要是由不饱和脂肪酸以及苯基磷化物等合成的，含磷量为14.2％，熔点为156～158℃，具有较好的热稳定性，分解温度在275℃以上。由于具有较低的分解温度，因此必须将聚合温度控制在270℃以下，否则会对聚酯切片的质量和聚酯的缩聚工艺产生一定的影响。虽然在使用磷系阻燃剂时不会导致有毒物质的产生，但阻燃剂的生产过程以及各种中间体都具有毒性。人们对硅系阻燃剂及其它无机阻燃剂的研究与应用也越来越重视。无机阻燃剂不仅廉价安全，而且无毒、无烟、无腐蚀性，如碳黑、陶瓷硼酸以及云母等无机物也被用于涤纶的阻燃改性。

5、阻燃技术展望

5.1法规的健全

实践证明，阻燃剂、阻燃材料和阻燃技术的发展与一个国家阻燃法规的健全与否有非常密切的关系。一般规律为，如果一个国家有严格的法规，那么该国的阻燃技术发展较好。阻燃技术在我国已引起重视，现正需要按照我国的实际情况，并参照国外实际经验，逐步制订各项阻燃产品和测试方法的标准。

5.2开发微粒化技术

颗粒越细，对材料的物理机械性能影响越小。许多厂家研究改进生产进程，以获得细颗粒的无机阻燃剂，也进行颗粒形态和级配控制，以使材料获得较好的流动性。

5.3阻燃剂的微胶囊化

胶囊可防止阻燃剂与材料直接接触，并可解决阻燃剂的迁移问题和改善材料的加工流动性。目前许多厂家研究此领域，但尚无工业产品间世。一般用两种方法，即分散包覆法和载体包覆法，前者是选择一种可燃性小、溶解度参数与所配合树脂相匹配的材料，如硅胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、按乙基纤维素、有机硅、环氧树脂、水溶性脉醛树脂和三聚氰胺一甲醛树脂；后者将液态或熔融阻燃剂吸入多孔载体中，多孔载体如果也是阻燃剂则更好。

5.4研究阻燃体系协同作用

常用的是锑－卤、磷－卤和磷－氮体系，其实远不止这些。国外很多制造厂是将阻燃剂进行复配，以达到降低阻燃剂用量，提高阻燃剂性能的目的。这不仅可降低阻燃材料价格，而且可使阻燃材料的物理机械性能损失减到最小程度。

高分子材料阻燃技术范文篇5

关键词：火灾煤层自燃防治措施

0引言

矿井火灾是煤矿五大灾害之一，在矿井火灾发生总数中，外因火灾所占比重较小，粗略地说90%以上的矿井火灾都属于煤层自然发火引起的内因火灾，因此煤层自燃火灾防治技术的研究十分重要。

1煤层自燃危险性预测方法

现阶段，我国的煤炭行业主要通过统计类比预测法、自燃倾向性实验、综合评判预测法三种途径来预测外煤层自燃危险性。

1.1统计类比预测法该预测方法是基于业内现有自然发火事故统计资料，对现采煤条件下煤层的自然危险性进行分析预测。该方法仅能参照煤层自然发火数据资料，结合现场条件对煤层可能发火的危险性进行粗略的分析。

1.2自燃倾向性实验该预测方法是按照测试煤的自燃倾向性划分出煤层自然发火等级，将现场煤体与划分结果进行对比，最后确定煤层自燃发火危险程度。

自20世纪90年代起，色谱动态吸氧法在我国得到初步的推广和应用。该方法将色谱仪中分离气体的色谱柱改换成了煤样试管，测量煤样对氧气的物流吸附量，并以某一温度条件下（30℃）每克干煤的吸氧量来分出自燃性等级。

1.3综合评判预测法综合评判预测法是基于大量数据资料对引起煤层自燃的主要因素进行分析，根据分析结果对煤层自燃发火的危险程度进行判断。近年来我国学者采用神经网络的方法预测煤层自燃的危险程度。

2煤层自燃火灾预测预报技术

现阶段，业内主要通过指标气体分析法、测温法、示踪气体法、气味检测法、测氡法等有效途径来预报煤炭自燃情况。

2.1指标性气体分析法煤炭在氧化自燃过程中，会产生乙烷、乙烯、CO和CO2等指标性气体，分析这些气体就能准确得知煤炭氧化和燃烧程度，其生成物的种类与温度能有一定的规律，因此可利用指标性气体的发生量和变化规律，来预报煤炭自燃发火情况。

当前，许多国家均通过CO气体对煤体自燃发火情况进行监测。其原因是：①煤炭在低温氧化时煤体温度逐渐升高，CO在这一过程中会发生显著的变化，对煤体自燃的反映比较灵敏。②煤层中不含CO，CO气体生成后会被风流快速稀释并排除。③CO指标性气体检测方法简单易操作。在井下作业过程中，空气中一旦有CO气体出现并不断增加，就可直接判定井下煤层存在高温点或煤层已发生氧化自燃。

通过CO监测煤层自燃发火情况也存在一定的弊端。从煤体开始低温氧化至着火燃烧都可能出现CO，该气体涌出温度范围宽，不易准确把握其定量临界值。为解决这一问题，国内外学者提出，可通过烷烯烃类气体把握定量临界值，对煤层自燃情况进行准确预测。煤样加温实验证明，烷烯烃类气体涌出温度范围比CO窄，通过它可准确判断煤层自燃情况。在试验中，当煤温达到70～80℃时会产生乙烷气体；煤温为110～130℃时产生乙烯，达到130～150℃时产生丙烷、丙烯，达到150～170℃时会产生丁烯。井下作业过程中，只要准确把握这个规律，就能根据烷烯烃气体和碳原子数量来推测煤温，进而确定煤层自燃情况。

2.2测温法该方法是通过温度传感器实时监测测点温度，进而判定煤层发火危险程度。煤温和煤层发火程度都可以通过该方法直观地反映出来。

2.3示踪气体法示踪气体具有良好的恶稳定性，可通过该气体测量采空区漏风量。先选择一些在一定温度条件下容易热解的气体，在同一环境中使其与示踪气体共同释放，然后通过采样对其比例变化进行检测，也可对其分解物进行检测，以此来掌握煤层火灾隐患点的温度值，达到预测煤体自燃的目的。

2.4气味检测法该方法是通过一组不同类型的气味传感器，根据不同气味传感器的仿生双分子膜在感知不同气味刺激后引起传感器晶振装置频率的变化，并通过人工神经网络理论对不同种类的气味物质进行识别，气味传感器可以感知煤体在低温（30～40度）氧化初期释放气味的细微变化，由此预测预报煤层自然发火情况。

2.5测氡法探测火源位置煤岩底层含有半衰期较长的天然放射性元素。在衰变过程中，放射性元素可衰变成氡元素，同时放出射线，我们可根据粒子浓度的测量结果对氡气浓度值进行测定。基于煤岩底层的地质构造和岩性的差异，同一地区的不同岩层或同一岩层中的不同层位所含的放射性元素总量，以及其衰变产物从地下向上迁移速率和浓度都存在差异。当地下存在热源时，由于地下火区所产生的温湿度和压力条件的变化，在相似的地质条件下，氡及其同位素向上迁移的速率，高于地下无热源时的迁移速率。采空区的自燃区顶部氡气浓度比无热源区的氡气浓度高。通过科学的测量方法对氡气浓度变化进行测量，确定出异常变化区域，进而对地下采空区火源进行准确定位。

3指标性气体检测技术

煤炭自燃指标气体的检测技术主要有两种：人工检测和矿井监测系统。

3.1人工检测是检测煤炭自燃指标气体的主要方式该方法是对自燃危险区进行人工采样，地面运用色谱仪分析确定指标气体的成份和浓度，进而对煤层自燃发火情况进行判断。该操作方法简单易行，无需过多的设备，适用性强，但是工作量大、间隔时间长，影响检测的时效性。

3.2矿井监测系统目前，井下作业已有一种专业的监测系统——束管监测系统来实时监测煤层自燃发火情况。工程人员均采用聚乙烯管通过地面抽气泵将气体抽送至地面，再由气样分选器依次将不同测点气样输送至色谱仪进行分析，根据分析结果判定煤层自燃情况。该监测系统也有不足之处，如束管线路长不易于维护管理。为解决这一问题，要综合运用气体分析技术和计算机技术，即通过移动式抽气泵对气体进行抽样，通过气样传感对气体成分进行分析，然后将信号传输至地面计算机系统处理气体数据，并把信号传导到地面计算机对气体数据进行处理并做出预报。

4矿井防灭火技术及其特点

现阶段，堵漏、均压、阻化剂防灭火技术、惰性气体防灭火技术、灌浆防灭火技术、胶体防灭火和三相泡沫防灭火技术等，是井下作业常用的防灭火技术。

4.1控制漏风防灭火技术控制漏风技术主要是堵漏和均压通风，以减少或阻断松散煤体氧气的供给。

堵漏风技术包括水泥喷浆、泡沫喷涂、纳米改性弹性体材料涂抹等技术措施。其中，堵漏风效果最好的是纳米改性弹性体材料涂抹措施。纳米改性弹性材料的伸长性和气密性绝佳，将此种材料刮涂抹在煤岩体和密闭墙上，不仅简便易行，而且能按照施工要求对固化时间进行调整，固化后表面形成弹性体。

均压通风防灭火的实质是，利用风窗、风机、调压气室和连通管等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏风压差，减少漏风，从而达到抑制遗煤自燃的目的，降低煤层自然发火危险程度。

4.2阻化剂防灭火技术阻化剂防灭火的机理是降低煤在低温时的氧化速度，延长煤的自燃发火期。阻化剂只有与水混合成一定浓度的水溶液才能起到防灭火的作用，当阻化剂的水溶液附着于煤层表面形成含水液膜，阻断外部氧气供给的同时，可以使煤层保持湿润状态，从而有效控制其低温氧化时的温度，有效防止煤体自燃。当煤体温度达到一定程度，惰性阻化剂开始吸热气化，生成惰性阻化气体，阻断发火区域的自由基链锁反应，高温分解后的化合物会在煤体表面形成薄膜，冷却后变成脆性覆盖物阻断氧气供给，从而防止煤体自燃。

在化学上凡是能减少化学反应速度的物质皆成为阻化剂，目前最常用的阻化剂有CaCl2、MgCl2、氯化铵以及水玻璃等。从目前的应用来看CaCl2、MgCl2、氯化铵等对褐煤、长焰煤和气煤有很好的阻化效果，水玻璃对高硫煤有较高的阻化率。应用阻化剂防灭火的主要方法是表面喷洒、钻孔压注以及利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂等。

阻化剂防灭具有施工工艺简单、投资少等优点，但是阻化剂对金属设备有一定的腐蚀作用，其阻化寿命有待进一步提高。

4.3惰性气体防灭火技术最常见的防灭火惰性气体是氮气、二氧化碳和燃气，惰性气体防灭火技术的主要目的是降低火区氧气浓度，窒息火区。国内外煤矿应用惰性气体防灭火的实践表明：惰性气体具有灭火速度快，既能防火，也能灭火，还能抑制瓦斯爆炸，无污染等优点，现已成为防治煤层内因火灾的有效技术措施之一。

4.4灌浆防灭火技术灌浆防灭火技术就是把粘土、粉煤灰等不燃性固体材料与水混合、搅拌，配置成一定浓度的浆液，借助注浆设备和管路注入或喷洒在采空区内，达到防灭火目的。岩石和碎煤的缝隙内填充了浆液，沉淀的固体物质充填裂隙同时包裹浮煤，以达到隔氧堵漏的效果。泥浆包裹煤体，隔绝其氧气供给，吸热降温，良好的防灭火效果受到业界的普遍认可。

4.5胶体防灭火技术胶体材料（也称凝胶）由基料、促凝剂和水组成，主要有硅酸凝胶、硅铝凝胶和复合胶体等，是近年来应用于煤矿井下防灭火应用较多的材料。胶体防灭火技术不仅具有良好的堵漏、降温功能，同时能达到阻化、团结水的效果，在指定的部位和适宜的时间使水溶液发生胶凝，将高温煤体包裹起来，利用水的吸热降温的功能有效防止煤体自燃。该技术有效解决了灌浆和注水的泄漏流失问题，防止其快速汽化，仅因水分缓慢蒸发而逐渐萎缩，灭火安全性好，但凝胶材料密度较大，充填时材料运输强度大，充填效率低，不适用于井下大面积充填作业，属于非常规、局部的防灭火技术，用于处理高温点。

为克服胶体充填防灭火过程中存在的不足，2000年研发出了新型防灭火充填材料—复合凝土。它是以黄土或粉煤灰为骨料，加入促凝剂、防收缩剂、缓释剂和固化增强剂等四种辅料组成的一种凝固时间可调的高水、无污染且成本低廉的防灭火充填材料。其防灭火原理与胶体防灭火基本相同，所不同的是该充填材料压入破碎煤体后不仅能密实充填其中的裂隙，硬化后还具有一定的强度，可防止破碎煤体发生滑移流变，同时符合凝土干燥失水后，再加水时具有较强的吸水性，且不会被冲散，可达到长期防灭火的目的。但是符合凝土需预先制备，且混合材料的制备要求和保存要求较高。

4.6三相泡沫防灭火技术三相泡沫多用于处理高温点和火区，三相泡沫具有良好的堆积性，对高、低处的自热煤体均能覆盖，滞留时间较长，泡沫破裂后释放的惰性气体具有窒息性，浆液中的水具有吸热降温性。

分析当前众多防灭火技术，发现每项防灭火技术都有其特殊性和适用条件，利用单一的防灭火技术不能完全预防和杜绝煤层自然发火事故发生，只有全面掌握煤层自燃发火的机理和规律，坚持“安全第一，预防为主的”指导方针，提前采取防治措施，才能有效治理煤层自燃发火，确保矿井长治久安。治理煤层自燃发火是煤矿防灭火技术人员一项长期而艰巨的任务，随着科学技术的发展，防灭火技术也在不断进步，防治手段也将不断完善。

参考文献：

[1]赵建华.采煤工作面煤层自燃防治技术研究[J].能源技术与管理，2009（04）.

高分子材料阻燃技术范文

关键词：阻燃纤维；高性能；发展趋势

Abstract：Thisarticleprovidesanoverviewoftheflameretardantfiberdevelopmentathomeandabroad，andmainlyintroducesseveralkindsofmulti-functional，highperformanceflame-retardantfibers，finallyintroducesthedevelopmenttrendofflameretardantfiber.

Keywords：Flame-retardantFiber；HighPerformance；DevelopmentTrend

阻燃纤维既具有普通纤维的可加工性又兼备优良的阻燃性能，其发展已有几十年的历史，20世纪90年代至今，其开发、研究和应用已得到了快速的发展。阻燃纤维除了具有纺织性能外，由于其优异的阻燃性能，使其在合成纤维中具有独特的地位，它不仅可用于汽车、火车、飞机用阻燃纺品，而且还可以用于医院、军队、森林救火服务队的防护服[1]。

目前，阻燃纤维不仅仅是纺织领域的研究和开发对象。作为高性能纺织纤维，阻燃纤维在纺织服装、国防军事及其他各个领域已表现出良好的应用前景。现在许多阻燃纤维已经在航天、航空、汽车、环境、化工等领域得到了广泛的应用，而且阻燃纤维被认为是高性能纤维材料的典型代表，为世人所关注。更重要的是，阻燃纤维对我国的产业结构的升级和对传统材料的研究有重大意义，对国防军事和国民经济有着重要的影响。

1阻燃纤维市场发展现状

据报道，近两年，世界纤维加工总量增长将近一倍，化学合成纤维的产量增长达4倍多，其中阻燃纤维主要是以合成纤维为主，由此可见，随着国内外阻燃纤维需求量的不断增加，阻燃纤维将会得到快速发展。

1.1国外阻燃纤维发展状况

世界各国的阻燃纤维技术水平存在很大差距，高技术主要集中在欧美日等发达国家。欧洲对高技术纤维品种的研发和应用十分重视，欧洲各国新近开发并投入生产了多种高性能阻燃纤维，如德国BASF公司生产的Basofil纤维是一种三聚氰胺纤维，具有隔热和阻燃性能，遇到火焰时不会发生收缩和熔滴现象或很少收缩，离焰自熄[2]；法国Kermel公司开发的Kermel纤维属于聚酰亚胺纤维，它在燃烧过程中不熔融、不续燃、无余辉；奥地利Lenzing将不含卤素的阻燃剂加到纺丝液中制成的阻燃粘胶纤维，除了具有与普通粘胶纤维相似的物理性能外，还具有很好的阻燃性能[3]。在未来很长一段时间内，欧洲在芳纶、改性涤纶方面的生产能力和投资将进一步增长，并将保持全球纤维发展技术创新的领导者。欧洲芳纶纤维年销售收入为10亿欧元，预计2014年市场规模将达到18.67亿欧元。

美国早在1753年就首先取得了应用于纺织品阻燃混合物的专利，其阻燃纤维一直处于世界领先地位，例如：美国杜邦公司于上世纪60年代生产的Nomex十分著名。其本身具有永久阻燃性以及优良的热稳定性。美军的防护服装便使用了这种纤维。随着该纤维的广泛应用，杜邦公司又相继开发了一系列改进的Nomex产品，其中以NomexIIIA的应用最为广泛[4]；美国GE公司生产的Ultem树脂材料广泛用于需要阻燃和防止烟雾扩散的材料，有助于褥垫、席梦思等产品制造商生产防止明火加速燃烧的产品。日本在阻燃纺织新材料的产业化研发上较为成功，尤其在碳纤维、芳纶、PBO纤维、PPS等领域，处于领先地位，日本控制了世界碳纤维生产能力的70%以上，已经超过美国，垄断了世界高新技术纤维材料的研发和市场，并对中国进行全面的技术封锁和多方限制，严重影响我国国防建设和经济发展。其阻燃纤维的生产主要集中在仓丽、Unitika纤维、三菱、帝人、东丽、东洋纺等公司。韩国晓星公司研发生产的Aramid纤维是从木材中提取的，在500℃的高温条件下不会燃烧。

1.2国内阻燃纤维发展状况

我国阻燃纺织品使用率很低，许多公共场所并没有按照规定使用阻燃纺织品[5]，因火灾造成的重大事件时有发生。随着我国人民生活水平的提高和对阻燃织物法规的不断完善[6-7]，对阻燃纤维开发和应用逐步重视起来。我国纺织品阻燃性能的研究是从上世纪50年代开始的，最初是以研究棉织物暂时性阻燃整理起步，发展很缓慢。到了60年代，我国成功地研制出了耐久性纯棉阻燃纺织品。我国阻燃纤维的研究开发起步于上世纪70年代，80年代进入了新的发展时期。阻燃纤维大都通过添加高浓度的阻燃剂及其他助剂，经过共混制造阻燃母粒，然后与常规切片熔融纺丝成型，制成具有阻燃性能的纤维。国内生产企业有山东海龙公司、唐山三友集团公司、新乡白鹭化纤集团公司等。目前我国独立开发的具有自主知识产权并能进行规模性生产的纤维种类有阻燃涤纶、芳纶、阻燃粘胶等纤维，其中很多阻燃纤维还处于研究阶段。

2高性能阻燃纤维

纤维阻燃的途径主要是通过减少或阻止纤维热分解，隔绝或稀释氧气，快速降温使其终止燃烧。阻燃纤维一般可以分为两类，一类是该纤维本身就具有阻燃性能；另一类是将具有阻燃功能的阻燃剂通过聚合物共聚、共混、复合纺丝、接枝法等加入到化纤中或用后整理方法将阻燃剂涂在纤维表面或渗入纤维内部[8]。在实际应用中，往往是采用两种或两种以上阻燃剂通过协同作用达到阻燃效果。

传统的阻燃纤维主要是阻燃涤纶、阻燃维纶、阻燃腈纶、阻燃粘胶等，随着市场的需求增加和科技的进步，阻燃纤维的研究取得了突破性的发展，各国相继开发了多种阻燃纤维，这里介绍几种常见的多功能、高性能阻燃纤维。

2.1芳族聚酰胺纤维

芳族聚酰胺纤维主要有间位芳族聚酰胺纤维和对位芳族聚酰胺纤维两种。其中间位芳族聚酰胺纤维可能是最著名且应用最广的特殊纤维，以同时具有耐热和强力并且成本合理而备受关注。另外，间位芳族聚酰胺纤维不燃烧、融化或滴落。这些性能是其成功用于阻燃服装市场的主要原因。对位芳族聚酰胺纤维由于其具有高取向性和稳定的分子结构，因而具有很高的强度、高拉伸模量和高耐热性。对位芳族聚酰胺纤维与间位芳族聚酰胺纤维具有相近的工作温度，但强力和模量却高出3～7倍。但是对位芳族聚酰胺纤维也存在一些不足，其不耐强酸和强碱，因而其使用就受到了一些限制。

2.2碳纤维

19世纪60年代中期，由于航天和航空应用的发展，高强度的碳纤维快速发展。碳纤维由聚丙烯腈基或树脂基材料制成，其中碳原纤维具有优良阻燃性和高负载温度。但是该类纤维强力低，且耐磨性差，常常以50：50比例与对位芳族聚酰胺纤维混纺，制成限氧指数LOI高达45的产品。

2.3密胺纤维

Basofil纤维是完全商业化的最新纤维。其具有高运转温度、高限氧指数，典型可用于热空气过滤、安全和防护服市场。由于它细度、长度异变，拉伸强力小，加工困难，Basofil通常与强力较高的纤维混纺，如与对位芳族聚酰胺纤维混合，能生产出令人满意的环锭纱，适用于消防员的防护服。

2.4PBI

PBI纤维是一种具有优良耐热性能和良好手感的有机纤维，由于其在空气中不能燃烧，也不会熔融或滴落，限氧指数高，加上良好的耐化学品和回潮率，是PBI成为防火用途的一种优良纤维，如安全、防护织物及阻燃织物。但是PBI纤维的物理性能较差，常与其他纤维如碳纤维芳族聚酰胺纤维进行混纺。PBI已经成功地占领消防市场。

2.5PBO

PBO是高性能有机纤维市场的另一个新品种，并具有很多的发展潜力，PBO纤维的拉伸强力是钢的10倍，是普通碳纤维和对位芳族聚酰胺纤维强力的两倍，它的限氧指数高，是偏位芳族聚酰胺纤维的两倍，PBO的热稳定性和阻燃性将为防火服装和其他同类产品开辟新时代。

2.6聚酰亚胺纤维（P—84）

P—84是一种聚酰亚胺纤维，P—84具有非常好的阻燃性能，耐高温性能，在高温下能保持良好的机械性能和耐化学品性，在250℃下不会腐蚀。另外，由于P—84纤维具有良好的服用性能，现已进入防护服市场，尤其是在欧洲。

3阻燃纤维的发展趋势

随着纺织技术的快速发展以及我国阻燃法规的不断健全，我国的阻燃纤维也得到了长足进步，并呈现出不同的发展趋势。

3.1功能复合型阻燃纤维

功能复合型纤维是当今纤维发展的趋势。目前多数阻燃纤维仅具有阻燃功能，不能满足其他一些特殊要求，如阻燃拒污、阻燃拒水、阻燃抗静电等[9]。随着阻燃剂功能复合化的发展，现在世界各国都正在开发具有双功能和多功能的阻燃剂，希望通过加入一种复合阻燃剂就可以起到阻燃抗菌、阻燃抗静电等性能。例如用氟化物对阻燃纤维进行处理不仅有助于纤维的阻燃持久性，而且可以有效地改善纤维的防水性能[9]。目前，欧美与日本等国家已生产出了氢氧化铝、二氧化硅、硼酸锌等具有阻燃、抑烟功能的无机物与三氧化二锑的无机复合型阻燃剂。

3.2绿色环保型阻燃纤维

当今绿色环保的概念已深入人心，因此绿色环保型阻燃纤维不仅要具有阻燃性能，同时还要满足消耗原材料时不破坏生态环境、生产过程中不造成环境污染、使用期间对人体无毒害、废弃后可再生等要求。从环保和安全的角度出发，开发高效、无毒、无卤、无烟、无熔滴的阻燃纤维是未来的发展趋势[10]。有机硅系阻燃剂因具有无毒、低烟、不熔滴等特点而被称为典型无卤阻燃剂，是未来阻燃剂发展的优先种类。目前比较环保的阻燃纤维生产技术主要有微胶囊技术和皮芯复合纺丝法两种。

3.3高技术型阻燃纤维

高技术纤维是随着航空、航天、能源等产业的发展需求而研发出来的一系列具有高性能、高功能的纤维，其种类繁多，主要是高性能纤维、功能纤维与差别化纤维、绿色纤维及化纤新品种。高技术型阻燃纤维分子结构独特，无须添加阻燃剂或通过改性，本身就具耐高温阻燃的性能，且具有较高的附加值和良好的经济效益，如PBI、MF、MPIA等。

3.4舒适型阻燃纤维

在高辐射、高温的特殊环境中，工作人员虽然穿着防热或阻燃防护服，但是仍然难以长时间保持正常的工作效率。因此对于阻燃防护服来说，还应该具有良好的舒适性。就阻燃纤维而言，应同时具有阻燃性、热湿舒适性、可纺性等功能。

4结语

随着人类安全意识的不断增加和阻燃法规的不断健全，阻燃纺织品的开发力度将会得到不断增大，特别是永久性阻燃纺织品将会成为市场的新热点。因此，我国应加快制定并完善相关阻燃法规，协调管理，加大执行力度，促使阻燃产业在研发、生产和应用上形成一个完整的体系，促进阻燃纤维研究成果尽快地实现工业化生产。

参考文献：

[1]杨彩云.产业用纺织品[M].北京：中国纺织出版社，1998.

[2]兰红艳.阻燃纤维的分类与应用[J].上海麻毛科技，2011（4）：6.

[3]宗小燕.浅谈阻燃纺织品[J].上海丝绸，2011（2）：7.

[4]凌海.阻燃纤维与纺织品的研究发展概述[J].广西纺织科技，2010，39（3）：70.

[5]袁小红，殷薇.阻燃技术的现状及在家纺领域中的应用[J].现代纺织技术，2008（1）：56-57.

[6]周颖，裘愉发，李淳.阻燃织物的现状和发展[J].丝绸，2006（11）：70-73.

[7]李桂荣，王志成.家用纺织品的现状及发展趋势[J].山东纺织科技，2008（1）：43-46.

[8]姚穆.纺织材料学[M].3版，北京：中国纺织出版社，2009：299-303.

[9]杨丽，杨俊玲.阻燃纤维及应用[J].印染助剂，2006（9）：5-7.

高分子材料阻燃技术范文篇7

关键词：阻燃剂；纳米；绿色化学；阻燃材料

中图分类号：TQ325文献标识码：A

随着经济的发展和科技的进步，人们生活水平也得到提高，各种各样的高分子材料运用到生活和生产中。记得有这样的一句谚语“致富千日功，火烧当日穷”，这句话很好的体现出了火灾的危害性。由于高分子材料耐火性差而引起的火灾越来越多，所以，当前对有机高分子材料进行阻燃处理的工作十分严峻和重要。

一、阻燃材料绿色化的重要性

（一）当前阻燃材料缺陷多

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。由于我国阻燃剂存在水平低、效能低的问题，甚至一些新开发的无卤阻燃剂的总体水平更低且缺陷多，所以很难适合中高档产品的使用。

（二）对于环境保护和人身财产安全意义重大

当前，绿色化学掀起了一场产业革命，并迅速在全球兴起，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。

二、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：

（一）卤系阻燃剂

卤系阻燃剂有着添加量少、阻燃效果显著的优点，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，阻燃剂里起主要阻燃作用的气体是有毒、有腐蚀性的，这就给施救人员造成了妨碍，甚至会造成“二次伤害”。所以，卤系阻燃剂会被逐渐淘汰，阻燃剂的发展和研究会朝着清洁、绿色、环保的方向发展。

（二）无卤阻燃剂

1磷系阻燃剂

磷系阻燃剂受热分解，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。

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是这样的，他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，起到阻燃剂的作用。

（三）绿色、环保阻燃剂

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。

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纳米阻燃剂

何谓纳米复合材料？纳米复合材料就是在纳米尺寸或分子水平的标准下，把材料中的一个或多个组分均匀的分散在另一组分的基体里。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。

三、阻燃材料绿色化发展的展望

（一）发展新型环保的产品

虽然卤系阻燃材料优点多多，但是毒性太大，会造成很多环境问题，最终会被绿色环保的新型产品所代替。我们要开发研究新型环保阻燃材料产品，像纳米材料、成炭型材料和促进成炭型阻燃材料等等，都是我们开发研究的重点对象。

（二）生产过程使用无毒无害的原料、催化剂和绿色工艺

在生产阻燃剂的过程中多使用无毒无害的原料、催化剂或者绿色工艺等等。比如，在制作膨胀型阻燃剂时，可以不用通过复杂的工序，而是通过化学反应形成单一的化合物；在制作纳米复合材料的时候，工序要保持简洁，清洁工艺是个不错的选择，像水热法。

（三）建立完善与绿色阻燃材料相关的法律法规

应该建立健全有关绿色阻燃材料相关的法律法规和有关标准，比如高聚物材料燃烧时烟的释放标准和毒气的释放标准。对于各种有毒气体的密度和成分含量的测定也要完善。同时，也要建立完善环境保护、标志制度，这也是完善措施中的一部分。

结语

面对当前阻燃剂中存在的种种问题以及造成的环境问题，我们要大力开展阻燃材料绿色化的探索，研究出无污染、烟量小、低毒的绿色化阻燃材料，从而减少环境污染，促进绿色化阻燃材料的发展。

参考文献

高分子材料阻燃技术范文篇8

关键词煤炭；自燃发火；防治技术；灭火

中图分类号TD82文献标识码A文章编号1674-6708（2013）97-0151-02

煤炭自燃是煤炭开采中的一种自然客观现象。煤炭自燃引起矿井煤层发生火灾的报道时有发生，严重地威胁着煤矿的正常开采与采煤人员的人身安全。随着国家经济的发展以及科学技术的提高，特厚煤层综采放顶煤高产高效技术开始得到了发展，这也使得一系列安全问题开始出现，如煤层的自燃。这使得煤矿技术的发展受到了影响。因此，要对煤炭自然发火的防治技术加以重视，才能有效预防煤矿火灾的出现。

1煤炭自然发火的有效预防

通常在煤矿开采的过程中，引起煤炭自燃的原因主要有：煤层本身的自燃倾向性、持续供氧以及氧化放出热量易于积聚。因此，只要从隔断氧气供应、消除可燃物以及冷却降温这几个方面入手，就可以有效预防煤炭的自然发火。

1.1合理布置巷道

石门要布置要在岩层内，保持石门围岩的完整性，将石门与巷道进行均匀的布置，保证通过石门送煤的过程中，石门段围岩良好，有利于各煤层回采结束之后的采空区的密封。并将采空区与石门之间的岩柱保留，实现多煤层开采的石门与采空区之间的隔离，实现对采空区与石门之间的漏风所引起的自然发生有效控制。

1.2在采空区喷洒阻化剂

由于阻化剂是一种是氯化钙与氯化镁共同形成的水溶液，其吸水性较强。在喷洒阻化剂时，它可以渗透到煤的裂隙与层理节理中，并在煤层表面形成氯化物液膜，避免了氧气与煤层的接触，减少氧气对煤层的氧化作用，还能实现对煤层的冷却，从而起到预防煤层起火的效果。

1.3采面充填注浆

在煤矿采空区的分布与采空区的漏风量之间有着直接的联系。在采面下口填充注浆，建设起一道防火墙，能有效减少采空区的漏风供氧，降低氧气的含量，减少氧气对煤层的氧化作用，达到预防煤层起火的效果。

1.4采煤工作面上建隔离墙

在采煤工作面上建隔离墙，能有效预防煤层的自然起火。通常隔离墙的厚度要大于1m，沿倾斜长度要在3到5m之间。随着采煤工作面的不断推进，在放顶前，先将之前砌筑的编织袋墙撤离，往后推1米m再重新码砌。当回采进度正常时，要在回采工作面上建一道隔离墙，达到预防煤层起火的效果。

2煤炭自然发火的防治措施

煤炭自然发火的防治，有效的预防是防治火灾工作的重点。必须要对存在火灾隐患的环境与火源的特点制定相应的预防措施，避免煤炭发生自然发火现象。而有效的灭火则是防治火灾的核心工作，一旦出现火灾，必须采取科学的灭火方法及时对火势进行扑灭，避免大型火灾的出现。

2.1灌浆技术

在传统的防灭火技术中，灌浆技术是最为常见的一种措施。经过了长时间的发展和改良，灌浆技术的形式开始呈现多样化，其中最为主要的有采前预灌、采后封闭灌以及随采随灌三种形式。根据不同的洒浆、埋管和钻孔灌浆，灌浆方法也各不相同。灌浆防灭火的使用，在最大程度上降低了自燃火灾数量。上世纪八十年代以来，代用浆材技术得到不断的改进，新时代的煤矿中将黄土制浆转化为煤矸石破碎和热电厂粉煤灰，提高了灌浆用土的利用率，也实现了生态平衡的保护。

2.2惰性气体防灭火技术

在目前，惰性气体开始在防灭火技术中得到了广泛应用，较为常见的气体主要有烟气、氮气以及液氮。新兴煤矿用于急倾斜煤层P放工作面的采空区防火的成果也比较显著。新的时代下，需要对放顶煤工作面以及急倾斜煤层P放工作面的采空区进行防火措施的落实，其中较为常见的是注氮防火技术。选择合理科学的氮口是注氮防火成功的重要环节。需要注意的是，高温或自燃区内的氧气浓度不能超过7%以上。只有注意监测系统与其他检测系统与注氮防火的结合，才能检测注氮效果。为了防治窒息事故的发生，降低工作区域的氧气浓度，在注氮时需要避免氮气大量漏入工作面。

2.3阻化剂防灭火

在上世纪的六十年代开始，就使用阻化剂防灭火。常用阻化剂主要是一些无机盐类，这些无机盐类所表现出来的吸水性非常强。当这些无机盐附着在煤粒表面的情况下，它将会吸收空气中的水份，在表面形成氧接触，阻化的效果非常显著。

2.4均压防灭火技术

在防灭火过程中，均压防灭火也是一种有效的技术，其方法主要是以平衡漏风通道的两端进回风压技术作为基础的。均压防灭火技术在过去常用来对火区进行有效封闭，从而使火源得到快速熄灭，之后通过发展，开始应用对生产工作面采空区的遗煤的自燃进行抑制。在新形势下，相关技术也开始得到了发展，定量以及连续释放式的跟踪气体联合技术的出现，很大程度上提高了均压防灭火技术的效果和作用。

2.5新型高分子材料防灭火技术

在目前，新型的高分子材料防灭火技术也开始得到了应用，其中主要包括了聚丙烯酸钠材料以及聚丙烯酰胺材料。后来经过特殊工艺加工而成的矿用高效防灭火剂。发泡树脂是新型聚合高分子材料中的重要组成部分，罗克休、玛丽散的封堵功能非常明显，因为具有良好的膨胀率与渗透性，可以渗透至细小的裂隙中，在煤层中产生良好的粘合力，能够起到耐氧化以及阻燃的作用，同时还能承受高温，发泡时，需要进行快速地封堵，从而保证火区的隔绝和封闭。新型高分子材料防灭火技术在未来的不断发展中，也将得到广泛的应用。

2.6防治自燃火灾合理的开拓开采原则

合理的矿井开拓系统与开采方法还有利于自燃火灾的防治。在长期的社会实践中，新兴煤矿中合理的开拓系统和采煤方法，能够有效对自燃局面进行控制。对于自燃的防治，在开拓以及开采的过程中，需要对煤层的暴露面进行控制，将其控制在最小的面积，煤炭的回采率以及回采速度需要得到提高，开拓以及开采工作需要在容易进行隔绝的采空区中落实。

3结论

防治煤炭自然发火最关键的是采取及时预防与综合治理措施。从采区巷道布置到开采方法的选择都是关键的环节。因此，需要达到防治自然发火工作的要求。但是在开采过程中，为了达到减少漏风的目的，可以综合采取建隔离墙措施。最后利用喷洒阻化剂延长发火期，达到最合理的预期效果。

参考文献

[1]秦毅，杨胜强，严家程，杜振宇，马旭东.煤炭自然发火事故树分析及预防[J].中国安全生产科学技术，2010，8（14）：198-204.

高分子材料阻燃技术范文篇9

关键词：PBT/PA合金改性

中图分类号：TQ323.4文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0038-01

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一种结晶型热塑性饱和聚醋，其拥有着力学性能、电绝缘性、自性、热稳定性和化学稳定性、加工性等优异特点，最重要的是吸水率低、吸湿对其强度变化影响不大等优点，使其在电子电气方面、汽车工业方面、工业配件方面、一般机械方面得到广泛应用[1]。但其在某些物理力学性能方面尚存在一些不足，比如对缺口十分敏感、缺口冲击强度低、高温下刚性差、韧性不足等也严重限制了其应用。

聚酞胺（PA6）具有优良的力学性能、自性和耐化学药品腐蚀性等，且其分子中活跃的酞胺基团（-NHCO）易于共混改性，因此，广泛应用于多个领域。但同时PA6含有的-NHCO又导致其吸水性强、吸湿后材料力学稳定性和尺寸稳定性变差、电绝缘性降低等，限制了PA6在电子电气等对力学稳定性、尺寸精度以及电绝缘性要求高的行业的应用[2]。

结合PA6与PBT的优势制备共混物，弥补各自缺陷，从而得到综合性能优良的合金材料，可用于高性能的工程塑料[3]。但PA6和PBT的溶解度参数差别较大，是热力学不相容体系，所以在选择相容剂的时候要更加注意。解决了聚合物的相容性才能使聚合物的性能得到提高。另外，近年随着家用电器在使用过程中因内部塑料件着火而带来的火灾是屡次发生，欧盟国际电工协会（IEC）的另一种阻燃评价方法灼热丝阻燃测试标准（IEC60695）日益备受关注[4]按照标准灼热丝时间小于30s即为合格，PBT/PA合金用于阻燃体系也深受关注。

1相容性改善

PBT以其优良的力学性能、电性能、耐热性能及加工性能而得到广泛的应用。但其在某些物理力学性能方面尚存在一些不足，也制约PBT发展。通过高聚物熔融共混的方法制备PBT/PA6合金可以改善其性能，但是PBT与PA6的相容性较差，现有研究大多是添加环氧树脂来改善其相容性。国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心[5]通过熔融共混制备了环氧树脂CYD-011增容的PA6/PBT共混物。研究结果表明：环氧树脂可以明显改善PBT/PA6共混体系相容性，降低了分散相粒子尺寸，通过环氧树脂增容，共混物界面强度，力学性能得到了明显提高。

2增韧

PBT/PA共混合金是热力学不相容体系，因其界面粘接力弱，导致分散状况不好，合金的力学性能差。在共混时添加相容剂，或者使得分子链间发生化学反应，可以提高相容性，起到增韧的目的。经研究PBT/PA6体系中PA6质量分数为10%时，PBT/PA合金的缺口冲击强度有较大的提高。当PA6质量分数达到25%时，合金的缺口冲击强度达到最大值，比纯PBT提高了99.3%。这是由于增容剂的环氧基能够与PBT的-COOH和PA6的-NH发生反应，而且共混合金在增容剂的作用下可以降低分散相粒子的尺寸并使其分布更加均匀，在受到拉伸或冲击时吸收大量的能量，从而使拉伸和冲击强度提高[6]。

3吸湿性能改善

随着共混体系中PBT比重的增加，材料的吸水率降低，想要提高合金的吸水性能，就需要加入相容剂，使相界面紧密结合，两相之间可供水分子存留的空间减小。共混体系中PBT的比重乃对材料拉伸强度的吸湿稳定性的影响显著。PBT树脂分子结构中的酷基不与水分子结合，吸水性低，水分子的存在不影响材料本身的结构特征，所以在吸湿处理后的PA6/PBT体系中，PBT微粒的存在也阻碍水分子进人PA6基体中，使吸水率降低[7]。

4阻燃性能的改善

PBT/PA合金主要应用于汽车、电子电器、汽车工业等领域。这些产品在使用过程中，难免因为接触不良、局部过热、过载、短路等原因会造成局部过热并可能引起燃烧。国际上对此类产品有750℃不起燃的要求。而应用最多的体系，多为溴系和无机阻燃体系。威海联桥新材料科技股份有限公司[8]，将十溴二苯乙烷磷酸酯类阻燃剂磷氮复配无机阻燃剂复配成三种不同这阻燃剂体系，研究了它们对聚对苯二甲酸丁二酯/聚酰胺（PA/PBT）合金材料的灼热丝阻燃及力学性能的影响结果表明，磷酸酯类复配阻燃剂效果最好，使PA/PBT合金能够达到灼热丝时间小于2s的要求，且对合金的力学性能影响最小，性价比最高。

参考文献

[1]郭建鹏，项军，范潇潇，等.高灼热丝环保阻燃增强PBT的研制[J].塑料工业，2010，38（2）：82-84.

[2]邓如生，魏运方，陈步宁.聚酞胺树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002：28.

[3]罗筑，朱红，于杰，等.反应增容PA6/PBT共混体系聚集态结构与力学性能[J].高分子材料科学与工程，2008，24（2）：107-110.

[4]贾义军，唐帅，郭争光，等.满足苛刻阻燃要求的环保阻燃增强PBT的研究[J].工程塑料应用，2012，40（3）：21-25.

[5]罗筑，慕雪鹏，于杰，等.PBT/PA6/CYD-011共混体系的力学性能及形态结构的研究[J].塑料，2009（5）：66-68.

[6]胡雪梅，王玉东，刘民英，等.PBT/PA610共混合金的制备及其力学性能的研究[J].工程塑料应用，2007，35（10）：13-16.

高分子材料阻燃技术范文1篇10

关键词：外墙保温系统；防火；现状；研究方向；内置保温体系

Abstract:thispaperanalysestheexteriorinsulationsystemofthepresentsituationoffireprotectiontechnology,accordingtothedomesticconstructioncharacteristicsandexteriorinsulationsystemexistinghugesecurityhiddendangertoputforwarddevelopmentofhighlevelasearlyaspossiblefireprotectionofexteriorwallthermalinsulationsystem,andputsforwardtheresearchanddevelopmentdirectionshouldbetakeeffectiveoverallfirepreventionstructuralmeasureswillbetheultimatepurpose,putsforwardanewthermalinsulationsystem(externalwallthermalinsulationsystembuilt-in)hasbroughtpeoplehope.

Keywords:ofexteriorwallthermalinsulationsystem;Fire;Thepresentsituation;Researchdirection;Thebuilt-inthermalinsulationsystem

中图分类号：TU111文献标识码：A文章编号：

前言

外墙外保温系统应用的重要条件之一是系统的防火安全性，而在我国外保温发展至今，该技术领域的研究还很滞后，行业标准中也仅对保温材料的燃烧性能作了规定。目前外保温系统中约80%的主体保温材料均采用有机可燃材料，导致火灾或加速火灾蔓延的案例时有发生，给建筑带来极大的安全隐患。2008年7月27日，济南奥体中心体育馆因施工人员违规电焊引燃保温材料而发生火灾，烧毁面积约3000平方米，造成直接经济损失约75万元。2010年9月9日，长春最高住宅楼佳泰帝景城因电焊引燃外墙保温材料发生火灾；9月15日，乌鲁木齐市一在建机关住宅楼因外保温材料引燃大火。以上的一起起重大火灾事故给我们展示了外保温材料的重要性。外保温材料中的可燃保温材料成为火灾事故的罪魁祸首，也很大程度上影响着火灾事故的惨重程度，建筑的防火安全性能也成为了人们关注和研究的重要课题。

高层建筑发生火灾时的特点

1.高层火灾蔓延途径多，火势迅猛；

高层建筑内竖向井道多，可燃材料多造成火势蔓延快，建筑内楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井等竖向井道多，如果防火设施不到位，发生火灾时就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径。

2.高层建筑楼层高、人员集中、疏散困难；

高层建筑一是层数多，垂直距离长，疏散到地面或其它安全场所的时间长；二是人员集中，影响消防员登梯的速度和人员疏散的时间，贻误了灭火救援的时机；三是发生火灾时由于各竖井空气流动畅通，火势和烟雾向上蔓延快，普通电梯在火灾时因不防烟火或停电等原因而无法使用。这些都是高层建筑发生火灾时进行疏散的不利条件。

外墙外保温系统防火安全性问题的起因

用于建筑外墙的保温材料主要包括三大类，一类是以矿物棉和玻璃棉为主的无机保温材料，通常认定为不燃性材料；一类是以胶粉聚苯颗粒保温浆料为主的有机无机复合保温材料，通常认定为难燃性材料；另一类是以聚苯板（热塑性）和聚氨酯（热固性）为主的有机保温材料，通常认定为可燃性材料。在我国目前的技术条件下，聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃材料在建筑外墙外保温系统中的使用最为广泛，这是产生外保温系统防火安全性问题的起因。因此，随着此类可燃有机保温材料的大面积应用和使用厚度的不断增加，建筑外墙火灾或火灾的蔓延问题应引起人们足够的重视。1.岩棉矿棉类不燃材料的燃烧特性岩棉、矿渣棉在常温条件下它们的导热系数通常在0.036～0.041W/(m・K)之间，不可燃，但在加工成制品的过程中，有时要加入有机粘结剂或添加物，这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响。因此，岩棉、矿渣棉制品的燃烧性能取决于其中可燃性粘结剂的多少。2.胶粉聚苯颗粒的热分解与燃烧特性胶粉聚苯颗粒保温浆料是一种有机无机复合的保温隔热材料，聚苯颗粒的体积大约在80％左右，导热系数为0.06W/(m・K)，燃烧等级为B1级，属于难燃材料。由于聚苯颗粒被无机料包裹，其熔融后将形成封闭的空腔，此时该保温材料的导热系数会更低、传热更慢。3.聚苯乙烯的热分解与燃烧特性聚苯乙烯泡沫材料是热塑性高分子保温隔热材料，受热时，通常发生软化和熔化。聚苯板的热变形温度仅为70～98℃，差异取决于选用配方和后处理方法，玻璃化温度为100℃。聚苯乙烯全部由碳氢元素组成，本质上极易燃烧，未经阻燃处理，氧指数仅为18％；燃烧时热释放量较大，同时生成大量烟，受火后收缩、熔化，导致外保温系统内产生空腔，轰燃状态下燃烧剧烈，燃烧的滴落物具有引燃性。4.聚氨酯的热分解与燃烧特性硬质泡沫聚氨酯是一种高分子热固性保温隔热材料，导热系数为0.024W/(m・K)，在所有外墙用有机保温材料中是最优的。聚氨酯一般在202℃以下不会分解，聚氨酯泡沫本质上属于高度易燃材料，未做阻燃处理时氧指数仅为16.5％；热固性材料在受热时通常分解出易燃气体。烟和有毒气体在火灾中危害极大，火灾中80%的死亡事故是由于烟和有毒气体造成的。因此，外保温系统防火安全性的起因是由于系统中有机保温材料具备了引发火灾、加速火灾蔓延并产生大量有毒气体的危险性。

外墙外保温系统防火安全性分析

外墙保温的火灾案例表明，外保温火灾一般发生在三个时段：保温材料进入施工现场堆放时段；保温材料施工上墙时段（有数据表明外墙外保温火灾的发生90%都是发生在施工阶段）；建筑物投入使用时段。建筑外保温系统是否具有防火安全性，主要应该考虑两个方面的问题：

1.点火性：在有火源或火种的条件下，材料或系统是否能够被点燃或引起燃烧的产生，系统自身的燃烧性能要求。

2.传播性：当有燃烧或火灾时，材料或系统是否具有传播火焰的能力，系统对外部火源攻击的抵抗能力或防火性能要求。

在目前的技术条件下，保温材料的燃烧性能首先必须达到相关标准要求，然后再通过其他措施（如涂刷界面剂、采取防火分仓的构造等）来满足施工过程中的防火安全性要求。因为过于追求有机保温材料的阻燃性能不仅大大的增加了材料的成本，同时某些阻燃剂在阻止燃烧的过程中往往会增加材料的发烟量和烟气毒性，可能会带来更大的危害。即使某些难燃级材料在条件具备时也能剧烈燃烧。尤其当外保温系统的保温层为可燃材料时，系统的构造方式就是决定整个系统防火安全性能的关键要素。只有外墙外保温系统整体的对火反应性能良好，系统的构造方式合理，才能保证建筑外保温系统的防火安全性能满足要求。

内置保温混凝土结构墙体体系是一种随混凝土同步浇筑，将XPS保温板材置于混凝土结构内部的保温墙体（如上图）。其具有保温使用寿命长，防火安全性能好，使用过程中基本不需要维护的特点，该项技术采用夹心保温墙体、混凝土粒径选择浇筑、热桥分散均布等技术。初步体现了对外保温系统整体防火的理念，为今后外保温系统整体防火安全性能的研究与提高提供了宝贵的技术与工程实践经验。

六、结论

很显然，提高整个系统的防火能力才是我们的最终目的。因此，摆在我们面前的工作是如何采取有效的防火构造措施来提高外保温系统的整体防火能力。首先可以通过对国外先进技术的借鉴和针对国情的自主创新，开发出具有良好效果的、能彻底解决大部分现有保温系统弊病的外保温系统；其次，根据我国目前保温系统的组成材料、构造和技术现状，通过对各种外保温系统防火性能的试验和研究，确定各种影响外墙外保温系统防火安全性能的材料和构造要素，建立适合中国实际情况的外墙外保温防火试验方法，然后对不同外保温系统进行分级评价和建筑应用范围的限定，形成具有强制力的标准和规范，尤其在高层和超高层的外墙使用上加以限制。鼓励推广使用防火安全性能更高的外墙外保温系统，减少或消除火灾发生的隐患，从根本上解决和攻克建筑保温系统防火的技术难题。

参考文献

[1]《外墙保温体系防火安全性能试验研究》，季广其等，《建设科技》

[2]《外墙外保温体系防火等级评价标准的技术研究》，中国建筑科学研究院建筑防火研究所、北京振利节能环保科技股份有限公司编著，中国建材工业出版社

[3]《外墙外保温系统火反应性试验及防火设计》，黄振利、刘钢

[4]《外墙外保温系统防火技术现状》，宋长友、陈丹林、季广其

[5]《河南省内置保温混凝土体系验收规程》，祁亮山等

高分子材料阻燃技术范文篇11

【论文摘要】:电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。

“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行简单评述。

1.分布式电源

当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(ic)、微型燃气轮机（microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（fuelcell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。

1.1微型燃气轮机

微型燃气轮机（microturbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。

1.2燃料电池

燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。

1.2.1燃料电池的工作原理

燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。

通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池（pafc）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11mw的设备及便携式250kw等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（mcfc），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（sofc）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。

1.2.2性能和特点

燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统

目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。

1.2.3技术关键和研究课题

燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（mcfc）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使mcfc的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池（sofc）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入y2o3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，sofc的造价就可以大幅度降低。

2.大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第二次革命

2.1大功率电力电子器件的重大进展

电力电子学（powerelectronics）的应用已经有多年的历史。电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（highpowerelectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第二次革命。

近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（facts）、定质电力技术（custompower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为电力研究前沿。

2.2灵活交流输电技术(facts)

灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。

高分子材料阻燃技术范文篇12

关键词：新型溴系阻燃剂，超临界CO2流体萃取，气相色谱-质谱联用法

随着中国城镇化和工业化的加快，建筑材料的需求增长迅速。由于溴系阻燃剂具有非常出色的阻燃性能，在电子产品、纺织品、塑料等产品中大量使用。据统计，2005年-2010年，中国每年溴系阻燃剂的产量为7.0×107kg-8.7×107kg，未来还将以7%-8%的速度增长[1]。研究表明某些溴系阻燃剂对人体神经系统、内分泌系统和生殖系统产生较大的危害。斯德哥尔摩已把六溴联苯、八溴联苯醚、十溴联苯醚列入持久性有机污染物禁用名单[2]。

软体家具包括沙发、床垫、汽车内饰材料，主要成为聚氨酯。2010年11月上海静安区一正在进行外墙节能改造的教师公寓发生大火，造成了58人死亡。2013年12月广州建业大厦发生火灾，损失4000万。这其中聚氨酯材料的燃烧占据了大部分原因。由于聚氨酯具有较大的火灾危险性，众多厂家都把提高其阻燃性能列为重要目标。国外对溴系阻燃剂的添加有严格的限制，而国内标准制定滞后，目前还没有对软质聚氨酯使用何种阻燃剂提出具体的要求，这就加大了溴系阻燃剂滥用可能性，软体家具中随着使用过程溴系阻燃剂有可能接触到人体，造成潜在伤害。因此建立软质聚氨酯材料中的溴系阻燃剂检测方法非常有必要。

1实验部分

1.1原料与试剂

聚醚多元醇（PPG-5623，羟值28.0KOHmg/g，官能度为3，中海壳牌），白聚醚（POPCHF-628，羟值28.0KOHmg/g，官能度为3，江苏长化聚氨酯科技有限公司），甲苯二异氰酸酯（TDI80/20，官能度为2，上海巴斯夫），二月桂酸二丁基锡（PUCATL-33，佛山市普汇新型材料有限公司），辛酸亚锡（YOKET-9，江苏雅克科技股份有限公司），硅油L-540/STLDR，2，2’，4，4’，5，5’-六溴联苯（BB-153）和1，2-二溴-4-（1，2-二溴乙基）环己烷（TBECH）（百灵威科技有限公司），去离子水（自制）、甲醇（≥95%AR）、乙醇（≥95%，AR）、丙醇（≥95%，AR）购自广州化学试剂厂。

1.2仪器

气相色谱质谱联用仪（7890A5975C，美国Agilent公司），超临界CO2萃取装置（美晨高新分离技术公司研制），旋转蒸发仪（RE-52AA上海亚荣生化仪器厂）。

1.3阻燃FPUF的制备

将PPG、POP和适量去离子水加入1000ml塑料烧杯中，然后依次加入适量二月桂酸二丁基锡、硅油、辛酸亚锡和阻燃剂，用机械搅拌器高速搅拌2h，使其混合均匀，料温25℃，最后加入TDI80/20，高速搅拌均匀4～5s立即倒入模具中自然发泡[3]，模温25℃，固化24h。泡沫密度控制在50±2kg/m3。

1.4样品前处理

1.4.1超临界萃取：将样品用剪刀剪碎，准确称取1.0g，用轻薄无纺布包好，放入萃取池中。采用不同的温度、压力夹带剂进行萃取条件优化，收集萃取溶液。定容至100mL，取1mL至样品瓶后进行GC-MS分析。外标法计算加标回收率。

1.5色谱及质谱条件

色谱条件：HP-5TraceAnalysis5%Phenyl柱（30mx250μmx0.25μm），程序升温：初始温度100℃保持1min，然后30℃/min到300℃用于2min，运行时间10min。进样口温度280℃；载气为高纯He，流量3Ml/min；不分流进样，进样量1μL。

质谱条件：电子轰击电离（EI）源，电离能量70eV，离子源温度230℃，最大值270℃；四极杆温度150℃，最大值200℃。

2结果与讨论

2.1样品前处理条件的优化

2.1.1萃取温度的选择

通常情况下，较高的萃取温度对较大分子量或极性较强的化合物提取效果较好。溴系阻燃剂的分子量较大，TBECH为弱极性分子。在20℃～60℃之间，随着温度升高，两种化合物的萃取效率逐渐升高，60℃条件下的萃取效率明显由于其他温度条件下的提取效率。因此选择在60℃条件下进行超临界萃取。

2.1.2萃取压力

本文在萃取温度60℃，CO2质量流速为8g/min，夹带剂为甲醇（流速为3mL/min）、萃取时间为60min的条件下，改变压力对提取物进行分析。如图2所示化合物的萃取效率随着萃取压力的加大而提高。但萃取压力超过30MPa时，萃取效率接近稳定状态，且更多高沸点化合物会带出来，因此本文选择最佳萃取压力为30MPa。

2.1.3萃取夹带剂种类及含量

实验发现，未加入任何夹带剂的条件下，即使在在上述萃取最佳温度60℃、最佳压力30MPa的条件下，BB-153和TBECH的萃取效率也仅仅达到32.8%和32.5%。由于TBECH和BB-153均是弱极性的化合物，分别以甲醇、甲苯和正丙醇为夹带剂进行提取发现，提取效率：甲醇≈甲苯>乙醇。

最终优化条件为萃取温度60℃、压力30Mpa，CO2质量流速为8g/min，夹带剂为甲醇（流速为3mL/min），萃取时间为60min。

2.2定性与定量

将标准样品按照GC-MS条件进样，得到BB-153、TBECH的全扫描质谱图，BB-153和TBECH的保留时间分别为7.657min和5.141min。BB-153的定量特征离子峰为m/z627.5，TBECH的定量特征离子峰为m/z267.0和187.0。

2.3线性范围、检出限及回收率

甲苯作溶剂，两种化合物均配置成0.1、0.5、2、5、10、20、50μg/mL的标准溶液。准确吸取1mL标准溶液至样品瓶中，在色谱条件下绘制标准工作曲线，其线性相关系数为0.9995～0.9999，以信噪比S/N=20时对应的物质浓度为检测限，结果见表1。

2.4实际样品的测定

应用本方法对市场上购买的阻燃软质聚氨酯泡沫（阻燃海绵）进行溴系阻燃剂含量检测，未检出两种化合物。

3结论

本文以软体家具用软质阻燃聚氨酯泡沫为研究对象，对其中可能添加的新型溴系阻燃剂通过气质联用法进行检测。通过优化超临界CO2提取的参数条件，建立了超临界CO2流体萃取/气相色谱-质谱联用法测定软体家具中的BB-153和TBECH的检测方法。该方法前处理操作简单、环保，适用于软体家具中溴系阻燃剂的检测。

参考文献：

[1]JiangYQ.Currentsituationanddevelopmentofbromineretardantworldwide.[J].ChemicalTechno-Economics200624（9）：1419.

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http：//chm.pops.int/Implementation/NewPOPs/The9newPOPs/tabid/672.