为什么现在的塑料不容易着火了?

塑料,是一类有机高分子材料,被大量使用在了生活和生产的各个方面。一般来说,绝大多数的塑料都是很容易燃烧的,而且越烧越旺。但是细心的朋友可能发现了,除了塑料袋、塑料胶带、塑料薄膜、丝袜这一类的塑料材料依然很容易燃烧以外,家用电器等使用的塑料往往不太容易燃烧了。为什么呢?

为什么现在的塑料不容易着火了?

原来,西方发达国家最先享受了塑料制品带来的便利,也最早遭受了塑料制品燃烧带来的巨大火灾损失。于是,他们开始研究怎样让塑料不再剧烈燃烧,一种办法是发明新塑料,另一种办法是阻止塑料正常燃烧。最终,他们发明了一种神奇的塑料制品添加剂——阻燃剂。有了阻燃剂,我们无需抛弃原有的性能良好的塑料材料,而且可以减少火灾造成的损失。后来,人们对阻燃剂的研究越来越深入,发明了各种各样不同性能的阻燃剂。

一、阻燃剂的阻燃原理

塑料燃烧,需要同时满足三个条件:燃料(塑料及其分解物)、氧气和温度(燃点)。如果能想办法打断燃烧的必要条件,就可以起到阻止燃烧的目的。经了解,塑料的燃烧过程一共有五个阶段:加热、分解、引燃、燃烧、火焰传播。阻燃剂只要可以中断其中一个或多个阶段,就可以起到阻碍燃烧的作用。但需要说明的是,绝大多数阻燃剂,都不是完全阻止燃烧,而是增加燃烧的难度和降低燃烧的危害。常见的阻燃效果是,在火上烧塑料也能燃烧,但撤掉火源塑料会自行熄灭。主要阻燃方式有以下三种:

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1.气相阻燃

塑料之所以可以剧烈燃烧,主要原因之一是加热和燃烧时会分解出易燃烧的气体,气体的燃烧加剧了塑料本身的燃烧。如果阻燃剂受热后可以释放某种气体,这种气体(如水蒸气、二氧化碳等)本身不参与燃烧,并且可以起到阻碍可燃气体与氧气接触(或稀释燃烧气体)的作用的话,就能降低燃烧的剧烈程度了。或者,阻燃剂受热分解,产生一些与可燃气体反应的物质(如卤素),消耗可燃气体,就可以起到阻燃的作用。

2.凝聚相阻燃

有些阻燃剂加入到塑料中,可以通过吸热、隔热、反应等方式,让塑料不容易分解成气体,从而起到阻止燃烧的作用。比如有些阻燃剂受热分解,而且分解温度低于塑料分解温度,就可以保护塑料。同时,有些阻燃剂受热分解,吸收热量,延缓塑料的分解。也有一些阻燃剂,受热膨胀,产生气孔,或者本身具有一定的蓄热性能(比热容比较高),起到保温阻碍热量传递的作用。

3.中断热交换机理

通过某种方式将燃烧产生的部分热量带走,比如产生熔融物滴落。由于熔融滴落带走了一部分热量,从而降低了塑料本身的吸热量,也就减少了其分解燃烧的机会。

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二、常见的阻燃剂

1.卤系阻燃剂

最常见的是氯系阻燃剂和溴系阻燃剂,市场常见的有70多个品种,是应用最为广泛的一类阻燃剂。而这其中氯化石蜡、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚和四溴双酚A等阻燃剂应用最多。这一类的阻燃剂阻燃效果好、用量低(对塑料原有性能影响较小)、相对成本也比较低,在多种塑料制品中有广泛应用。但是这类阻燃剂对环境不太友好,发生火灾后容易产生环境污染物(包括大量黑烟),而且会有一些有毒气体(包括二噁英等一些致癌物质,以及卤化氢等一些腐蚀性气体)释放,对环境和人体造成一定伤害。因此,现代建筑一旦发生火灾,普通人员在没有专业设备保护的情况下,不建议冒险进入火场及其附近。当然,随着国家对环保的重视,有害的卤系阻燃剂将逐渐退出市场。

2.磷系阻燃剂

磷系阻燃剂,相对于卤系阻燃剂来说,有低烟、低毒、高效等优点,是比较受重视的阻燃剂。最常用的有红磷、聚磷酸铵、磷酸酯、膦酸酯、磷酸盐等。但传统的磷系阻燃剂存在与材料相容性差、添加处理困难的问题;而且有机磷系阻燃剂还多为液体,易挥发、易发烟、热稳定性差等问题。当然,随着技术的发展,很多问题已经得到了解决,未来应用前景比较广泛。

3.无机氢氧化物

无机氢氧化物(氢氧化铝、氢氧化镁)阻燃剂稳定性好,不产生有毒气体,发烟量小,环境友好,价格低廉。但是,这类阻燃剂实际使用量太大,一般都需要达到50%的添加量,远远高于其他阻燃剂的添加量。一旦阻燃剂添加量太大,必然会改变材料的机械性能,影响塑料的可塑性。未来需要进行技术改进,以便适应不同场合应用。

4.硅系阻燃剂

主要有硅酸盐、蒙脱土、硅胶/碳酸钾复合体系、线性聚硅氧烷、硅酮类物质等。相对卤系阻燃剂来说,具有环境友好、高效、无毒、低烟等好处,但制造工艺要求较高,成本也较高。

5.复合阻燃剂

多种阻燃剂配合使用,利用其协同效应,在降低用量和成本的同时,还能高阻燃效果。

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三、阻燃剂应用

现在我们家里面多数塑料制品都是添加了阻燃剂的,比如电器外壳、塑料玩具、塑料管道、一部分塑料包装材料等。想想,如果我们家里的电线绝缘层如果不含有阻燃剂会带来什么样的后果?当然,阻燃剂不仅可以应用到塑料制品中,还在很多领域得到了广泛的应用。比如,一些阻燃剂应用到布料加工领域,可以生产出具有阻燃效果的衣物,对于保护人体减少烧伤具有积极作用。再比如,柏油马路中的沥青也需要加入阻燃剂,否则我们的马路也是有可能着火的。还有就是木制家具的阻燃应用,对于减少火灾危害有非常重要的意义。特别说一句,我们耳熟能详的三聚氰胺其实也是木制家具使用的阻燃剂,居然被不法分子用去做奶粉了。

为什么现在的塑料不容易着火了?

据统计英国在建筑材料上使用阻燃剂,自1988年至2000年,因住宅火灾造成的人员伤亡减少了月3000人。美国在电视外壳上使用阻燃材料,自1983年到1991年,有电视机引发的火灾降低了越73%。我们的生活中已经处处享受到阻燃剂给我们带来的安全保障,但一些旧的阻燃剂大量使用,一旦发生火灾也给我们带来了很多环境问题。

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