随着社会的不断进步,科学的不断发展,以及人们生活水平的不断提高,各种高分子材料在各个领域的应用范围越来越广泛。
常用的高分子聚合物如PU、PE、PP、PS、ABS、PC、POM、PA、PBT等性能优良,但易燃,而且燃烧时产生大量的烟雾和有毒气体,使人中毒窒息而死,影响消防救援工作;PVC等含氯塑料本身不燃,但往往因加入其它物质(如增塑剂等)而可燃。
聚合物材料具有潜在的火灾危险性,包括热灾害(燃烧释放的热量)和非热灾害(烟气和毒气)。火灾中因窒息和烟气中毒造成的人员伤亡可占火灾总伤亡人数的60%-80%。因此在阻燃剂的研究开发领域中,“阻燃”和“抑烟”是相辅相成的。
对高聚物进行阻燃处理是减少火灾的重要措施之一,但是阻燃材料不能成为不燃材料,它们在大火中仍能燃烧,不过它可以减缓燃烧让人们赢得时间,减少火灾的发生,防止小火发展成灾难性的大火。
※ 高分子聚合物的燃烧机理
维持燃烧的要素:可燃物、氧气、温度。
材料的燃烧大致分为五个不同阶段。
①、加热阶段
由外部热源产生的热量给予材料,使材料的温度逐渐升高,升温的速度取决于外界供给热量的多少,接触聚合物的体积大小,火焰温度的高低等;同时也取决于材料的比热容和热导率的大小。
②、降解阶段
材料被加热到一定温度,变化到一定程度后,材料分子中最弱的键断裂,即发生热降解,这取决于该键的键能大小。
③、分解阶段:
当聚合物的温度上升到一定程度时,除弱键断裂外,主链也断裂,即发生裂解,产生低分子物。
A、可燃性气体:如H2、CH4、C2H6、CH2O、CH3COCH3、CO等;
B、不燃性气体:如CO2、HCl、HBr等;
C、液态产物:聚合物部分分解为液态产物;
D、固态产物:部分焦化为焦炭,也可不完全燃烧产生烟等粒子。(可形成烟雾,危害很大)
④、点燃阶段
当分解阶段所产生的可燃性气体达到一定浓度,且温度也达到其燃点或闪点,并有足够的氧或氧化剂存在时,开始出现火焰,这就是“点燃”,燃烧从此开始。
⑤、燃烧和蔓延阶段
燃烧释放出的能量和活性游离基HO·和H·引起的连锁反应,不断提供可燃物质,使燃烧自动传播和扩展,火焰越来越大。
燃烧反应如下: