塑料燃烧知识简述及常见阻燃剂介绍

随着塑料应用的日益广泛和其优异的性能，它已成为各行业的重要材料，特别是在建筑、交通、家具、电子电器以及日用消费品等领域的广泛使用，大大改善了人们的生活质量和环境，创造了显著的经济和社会效益，逐渐取代了许多传统材料。

然而，绝大多数常见塑料在空气中具有可燃性或易燃性，燃烧时不仅会释放大量烟雾和有毒气体，还可能导致毒性中毒和窒息，严重危及人们的生命安全，同时对消防救援工作也构成挑战。因此，了解塑料的燃烧特性以及常见阻燃塑料的阻燃方案，对确保安全至关重要。本文将对塑料的燃烧知识进行简要盘点，并介绍几种常见的阻燃塑料及其对应的阻燃技术。

（常用塑料的燃烧特性）

塑料热分解产物的燃烧是按照自由基链式反应进行的，其机理与塑料热氧降解类似，包括以下四步：

1、链引发

2、链增长

3、链支化

4、链终止

影响塑料燃烧的因素很多，包括作为内因的聚合物燃烧特性和作为外因的燃烧环境条件。在燃烧环境条件相同的情况下，则主要取决于聚合物的燃烧特性，包括化学组成和结构、比热容、热导率、分解温度、燃烧热、闪点和自燃点、火焰温度、极限氧指数以及燃烧速度等。

化学结构的组成：聚合物燃烧实质上为聚合物受热发生热分解产生的可燃性气体的燃烧，因此化学组成和结构不同的聚合物由于热分解产物中可燃性气体含量不同而具有不同的燃烧特性。显然，热分解产物中可燃性气体含量越高的聚合物越容易燃烧。

比热容：所谓比热容就是1g物质温度升高（或降低）1℃所需吸收（或放出）的热量。在其他因素相同的情况下，比热容大的聚合物材料，在燃烧过程的加热阶段需要较大的热量，因此较难燃烧。

导热率：热导率又称导热系数，是一个表示物质热传导性能的物理量。在其他因素相同的情况下，热导率大的聚合物材料，在燃烧过程的加热阶段升温较慢，因此较难燃烧。

分解温度：由于聚合物燃烧实质上为聚合物受热发生热分解产生的可燃性气体的燃烧，因此，一般来说，热分解温度较低的聚合物较易燃烧。

燃烧热：燃烧热是维持燃烧和延燃的重要因素。大多数聚合物的燃烧是放热反应。

闪点和自燃点：闪点是明火可以引燃的最低温度，而自燃点是不需明火引燃而自发燃烧的最低温度。

火焰温度：与燃烧热一样，火焰温度是维持燃烧和延燃的重要因素。大多数聚合物的火焰温度比火柴和香烟高得多，约达2000℃。

极限氧指数：能维持聚合物燃烧的混合气体中氧气的最小体积分数，称为聚合物的极限氧指数（LOI），简称氧指数（OI）。氧指数是衡量聚合物材料是否燃烧的重要指标。由于空气中氧气的体积分数为20.9%，所以，氧指数小于21%的聚合物，一般可在空气中被点燃。

燃烧速度：燃烧速度影响火灾的发展蔓延。各种聚合物材料的燃烧速度不尽相同，因此，燃烧时的传播速度也有快慢。在实际火灾中，材料的燃烧速度受外界气体的扰动和扩散、热的传导、对流和辐射等因素的影响。

按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系、磷系、氮系、硫系、磷-卤系、磷-氮系、硅系、锑系、硼系和铝镁系等几类阻燃剂，其中卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的阻燃剂之一，具有添加量少、阻燃效果显著的特点，在阻燃领域占有重要地位。

反应型阻燃剂是指分子内具有可反应官能团，能够在聚合物合成过程中参与反应，并结合到聚合物分子中的阻燃剂。其优点是稳定性好、阻燃作用持久、毒性小、对塑料性能影响较小，可以认为是一类理想的阻燃剂。缺点是应用不方便，品种较少，目前使用量仅占阻燃剂的10%-20%左右。反应型阻燃剂主要用于热固性塑料中，有时也用于热塑性塑料中。有些反应型阻燃剂也可用作添加型阻燃剂。

按阻燃剂组分的不同可将阻燃剂分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。

无机阻燃剂的品种很多，不同的无机阻燃剂的功能不同。

有单独使用即显示阻燃效果的,如红磷；有与含卤有机阻燃剂并用而显示阻燃效果的,如Sb₂O₃ ；还有既起填充剂作用又能分解结晶水而显示阻燃效果的,如氢氧化铝。

无机阻燃剂具有热稳定性好、无毒、不产生腐蚀性气体、不挥发、抑烟、效果持久、价廉等优点，缺点是会对聚合物材料的加工成型性能和物理、电气性能等产生负面影响。

有机阻燃剂，尤其溴系有机阻燃剂,由于阻燃效果好、用量少、对塑料制品的性能影响小，因此，尽管存在有毒、发烟量较高并会释放高腐蚀性的卤化氢气体等问题,目前仍是应用广泛的重要阻燃剂。

1：具有无卤、低烟、低毒、环保等优势；

2：挤出加工时加工温度高，不存在水滑的问题；

3：添加量低，阻燃制品色泽稳定，密度低，力学性能优异；

4：磷含量较高，固相阻燃能力优异，有利于聚烯烃产品的阻燃；

5：使用时有更好的粉体流动性和树脂相容性。