阻燃高分子材料 耐火测试 防火检测 第三方机构

高分子，简称高分子，又叫大分子，一般指相对分子质量高达几千到几百万的化合物。以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂所构成的材料，被称为高分子材料，如橡胶、纤维、塑料等。

正如大家所知道的，高分子材料往往具备灵活的结构、优良的力学性能、耐腐蚀性、耐湿热能力，普遍应用于诸如水电、保温材料、防

潮材料乃至建筑结构件上。但就像双刃剑一样，高分子有机物一般大量含有碳氢元素，运用于建筑材料的种类中更是易燃物众多。

在当下，城市快速发展，大量高层建筑建设起来，但高层建筑灭火难、逃生难、救援难的问题也越发明显，对材料的阻燃性能的要

求是越来越高。在保证原有功能的情况下，使高分子建筑材料具备较好的阻燃性能，从而减小火灾发生概率、减缓火灾蔓延速度、减弱

火灾损害程度，是当下不得不考虑的问题。此外，在电子工业、军事工业、能源工业等诸多工程领域均有不同程度的类似问题，阻燃

高分子材料的应用面临极大需求。

实验发现，高分子材料在空气中遇到140℃以上的温度便发生分解现象，聚氯乙烯（PVC）之类的在更低的温度就会分解，分解产生

的分解物中包含大量的可挥发性可燃物。未应用阻燃技术的高分子材料在空气中的氧指数范围达到24—30范围内便会发生燃烧现

象，而应用了阻燃技术的高分子材料，往往在空气中氧指数范围达到32以上才会发生燃烧现象，部分应用化学阻燃技术的高分子材

料还会在燃烧过程中对着火点实现“自我扑灭”。

2.1 高分子的燃烧过程

若要实现高分子的阻燃，必须先了解高分子的燃烧是如何进行的。

一般高分子材料的燃烧过程分为五个阶段：

加热升温、热分解、着火、持续燃烧、燃烧停止

在外部热源的作用下，聚合物的温度上升，热塑性塑料在这一过程中还会伴随有熔融现象；

当聚合物加热到分解温度时，会发生热分解，产生可燃性气体和其他热分解产物，例如甲烷、丙酮、甲醛、一氧化碳、二氧化碳和

氯气、碳化物、预聚体等等；

当聚合物受热产生的可燃性气体浓度增大到燃烧极限，即可燃气体和空气混合达到可燃的浓度，同时被加热到点燃温度，聚

合物就开始燃烧；

当聚合物的燃烧净热为正值，也就是具有加热临近材料使其分解燃烧的能力时，聚合物就可以持续自行燃烧；

z终，当燃烧净热为负值，聚合物的燃烧也就失去了扩散能力，此时若点火源已经停止了加热，燃烧就会停止。

在了解了高分子聚合物的燃烧条件之后，要实现聚合物的阻燃效果，只要对症下药即可。

2.2 高分子阻燃的常用机理

高分子常用的阻燃机理有如下几种：

1、吸热效应：通过减慢聚合物材料的升温速度，就可以延缓燃烧的发生。

2、覆盖效应：在较高温度下形成稳定的覆盖层，覆盖在聚合物材料的表面，使其分解产生的可燃性气体难以溢出，同时隔热和隔绝空气。

3、稀释效应：具有这种功能的阻燃剂在受热时可产生大量的不燃性气体，使聚合物材料分解产生的可燃性气体被稀释而达不到可燃的浓度范围，从而可阻止聚合物材料的发火燃烧。

4、抑制效应(捕获自由基)：由于聚合物的燃烧实质上是热分解产物的自由基链式反应，因此，在燃烧高温下的自由基捕获作用可以有效抑制聚合物的燃烧。

5、增强效应(协同效应)：有些添加剂单独使用时阻燃效果效果很小，但与其它阻燃剂一起使用时却能大大提高阻燃效果，这种作用称为增强或协同效应。

3.1 阻燃高分子的分类(原理)

从原理上，阻燃高分子材料可分为本质型和添加型两大类。

3.1.1 本质型阻燃高分子材料

本质型阻燃高分子材料是不添加阻燃剂的情况下本身就具有阻燃性，且达到一定阻燃级别的一类高分子材料。其中包括

基于自身特殊的化学结构，具备耐高温、耐氧化、不易燃、可持久阻燃等特征的聚合物，也包括那些通过在高分子主链上引

入阻燃元素与基团，使易燃、可燃高分子具备本质阻燃性能的材料。

从长远层面来看，本质型阻燃高分子代表着阻燃高分子材料的发展方向，它们在今后的某一阶段可能会将部分受到阻燃

剂处理的阻燃高分子材料替代。

在进行本质型阻燃高分子材料的制备时，一般会先采用分子设计方法制备含磷、硅、氮等原子的聚合单体，之后经聚合在聚合物主链中引入磷、硅、氮等元素，或采用分子设计的方式将两种或大于两种的具有阻燃效果的元素引入到聚合物主链或侧链中，以发挥不同元素间的协同阻燃效果，实现对高分子材料阻燃性能的优化。

3.1.2 添加剂型阻燃高分子材料

添加型阻燃高分子材料是按一定比例将具备阻燃性能的阻燃剂同聚合物基体配合，使复合所得材料保留原有性能的情况下，附加优良的阻燃性能。

与本质型阻燃高分子材料相比，添加型阻燃高分子材料阻燃剂种类更多、阻燃性能更好、成本更低、可操作性更强，在不具备阻燃性或阻燃性能不佳的高分子材料中，加入具有阻燃性能的添加剂，以增强高分子材料阻燃性能。

3.2 添加剂型阻燃高分子的分类

根据阻燃添加剂性质的不同，添加型阻燃高分子材料可划分为有机类、无机类与复合类添加剂阻燃高分子材料3种类型。

3.2.1 有机类添加剂阻燃高分子材料

通常，有机类添加剂阻燃高分子材料有卤素添加剂阻燃高分子材料与无卤添加剂阻燃高分子材料2种类型。

卤系阻燃剂包括高分子材料中的聚氯乙烯等，由于该类高分子材料结构中含有大量氯元素，而氯元素能较好地起到

阻燃作用，卤系阻燃剂的应用范围也就随之扩大。卤系阻燃剂在燃烧过程中产生大量有毒烟雾——气体卤化氢，且

系助燃剂使用与周边环境沉淀区和生态区长期共存，很容易在生物链中日益积累而影响周边环境和人类生存健康。

无卤阻燃剂中的有机类阻燃物主要涵盖有机磷、氮、有机硅等化学物质。有学者实例研究发现，在无溶剂的化学条件下

制备高分子聚合的含硫元素的有机磷阻燃剂，能借助该阻燃剂高分子材料中磷、硫元素发生化学反应的协同阻燃作用，快速增

强高分子材料的阻燃效果。

在工程领域中，阻燃高分子材料有广泛的应用，进行阻燃高分子材料的研究及新型阻燃高分子材料的研发既能增强人们生活中的

安全性，又能节约能源，对现代化发展有很大正面作用。

高分子材料在为我国工业经济社会发展提供巨大便利的同时，其易燃性质和有毒有害气体排放特质等都在时时刻刻威胁着普

通民众的生命安全和财产安全。

研究、探索、优化、改良和创新高分子材料阻燃性大幅度提升的科学方法，尽可能减少高分子材料燃烧后所释放的有毒物质

气体含量，或避免该类有毒气体、可燃气体与周围环境的接触，而达到化学阻燃和物理阻燃的结合，是未来高分子阻燃材

料研究人员面临的重要课题，也是未来建筑高分子材料必然的发展方向。

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