化工科普 | 阻燃剂的科学认识与环保挑战

发表时间:2024-09-03 08:41

#总结#


     高分子材料与电子消费品的普及虽丰富了现代生活,却也加剧了火灾隐患,尤其在密闭或人群密集区域,火灾的快速蔓延造成触目惊心的损失。阻燃剂作为提升材料防火性的关键,其重要性日益凸显,不仅保障产品安全,更维系着生命安全与环境的可持续性。然而,传统阻燃剂的环境与健康问题不容忽视。展望未来,高效、绿色、环保将成为阻燃剂研发的新方向,新型阻燃剂需兼具阻燃效能与低毒无害特性,同时,智能阻燃技术如响应型阻燃剂的开发,将自动激活以增强阻燃效果,为打造更安全、更绿色的未来添砖加瓦。

环保先锋,绿色之选:
在追求高效阻燃的同时,我们不忘环保使命。乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的使用,减少有害物质排放,为绿色地球贡献力量。

环保先锋,绿色之选:
在追求高效阻燃的同时,我们不忘环保使命。乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的使用,减少有害物质排放,为绿色地球贡献力量。

01

阻燃剂如何发挥作用

2017年6月14日英国伦敦的格兰菲尔塔公寓发生火灾,79人遇难。

     阻燃剂,这神奇的化学卫士,如何在熊熊烈火中守护安全,确实值得我们深入探究。它们通过巧妙的化学与物理机制,提升分子材料的抗燃性能,为生命财产构建起一道坚实的防火墙。让我们一起揭开这背后的技术秘密。

     按结构分类,阻燃剂可分为大分子聚合型与小分子型;按使用方式,又分为添加型与反应型;按是否含卤素,分为卤素阻燃剂和无卤阻燃剂。添加型阻燃剂,多用于热塑性高分子材料中,它们不与材料发生化学反应,而是以物理方式嵌入,如隐身战士般守护着材料。而反应型阻燃剂,则是热固性高分子材料的忠实伴侣,通过化学反应融入材料结构,成为其不可分割的一部分。

     当高分子材料遭遇明火,一场氧化反应的盛宴随即上演。在这一过程中,大量的羟基被激发,它们活跃地寻找伙伴,生成水和其他有机物,引发连锁反应,使燃烧持续。阻燃剂在此时挺身而出,它们的阻燃机制围绕燃烧三要素:可燃物、助燃物与火源展开,具体表现如下:

热吸收阻燃

工作汇报,就是把某一时期已经做过的工作,进行一次全面系统的总检查、总评价,进行一次具体的总分析、总研究;也就是看看取得了哪些成绩,哪些缺点。

气体稀释阻燃

氢氧化铝分解产生的水蒸气,如同天然的“氧气稀释剂”,降低燃烧区氧气浓度,抑制火势蔓延。

表面覆盖阻燃

磷系阻燃剂在高温下形成稳定的交联状固体或碳化层,如同一堵防火墙,隔绝材料与氧气接触,阻止火焰的进一步侵蚀。

自由基捕捉阻燃

以溴阻燃剂为代表,它们在高温下与热分解产物一同进入气相燃烧区,捕捉自由基,打断自由基链式反应,阻止火焰的传播。

     阻燃剂的这些机制,就如同一套精密的防火系统,为我们的生活筑起了一道安全的防火墙。

02

阻燃剂有哪些种类

     阻燃剂的种类及其特性,按照大类可以分为卤化阻燃剂和无卤阻燃剂,它们各具特色,服务于不同的应用需求。

1

卤化阻燃剂

溴化阻燃剂

是当前使用最广泛的阻燃剂类型,包括多溴联苯醚(PBDEs)、四溴双酚A等,因其添加量少、阻燃效果显著、价格低廉而备受青睐。然而,六溴环十二烷等特定溴化阻燃剂在燃烧时可能释放有毒气体,引发环境和健康问题。

氯化阻燃剂

相对于溴化阻燃剂,使用较少,但同样具有良好的阻燃效果。

2

无卤阻燃剂

虽然并非绝对不含卤素,但其卤素含量极低,通常溴氯总含量小于1500ppm,具体包括:

磷系阻燃剂

分为无机磷系和有机磷系,如磷酸酯、磷酸盐等,通过促进材料表面形成保护膜,阻隔热和氧气,有效抑制火焰蔓延。

膨胀阻燃剂

这类阻燃剂在燃烧过程中膨胀形成炭层,有效隔绝氧气和热量,保护基材。

无机阻燃剂

如氢氧化铝、氢氧化镁,具有高热稳定性,不挥发,阻燃效果持久。

含硅阻燃剂

利用硅氧烷结构的稳定性,燃烧时形成低毒、防滴落的保护层,减少烟雾生成。

生物基阻燃剂

这类阻燃剂正处于研究初期,但其环保、资源广泛、成本低的特点,使其成为未来阻燃材料研究的热点。

     无卤阻燃剂虽环境友好,但往往难以达到与卤化阻燃剂相同的阻燃效率,且可能影响材料的力学性能和加工性。因此,在选择阻燃剂时,需综合考虑材料的使用环境、阻燃要求及后续的可回收性,以达到最优的阻燃效果和环境兼容性。

     在面对材料阻燃需求时,卤化阻燃剂与无卤阻燃剂的选择应基于全面评估,以平衡阻燃性能、环保要求和材料性能,确保阻燃材料的综合效能和可持续性。

3

科学认识阻燃剂的环保性

     科学认识阻燃剂的环保性:破除无卤即是环保的误区

     近来,无卤阻燃剂在市场上的热度持续攀升,背后却是对阻燃剂环保性的片面认知。“卤素阻燃剂皆有害,无卤则环保,乃未来趋势”,这一观点虽深入人心,却存在严重偏颇。将“无卤化”等同于“环保”已成为行业风向,然而,事实远比想象复杂。

     探究根源,有四大因素导致此谬误盛行。首先,个别卤化阻燃剂的不良影响被不恰当地扩大至全体,形成“一叶障目”的现象。其次,对科研成果的曲解与断章取义进一步固化了误解。再者,便捷的卤素检测方法误导了对化学品的全面评估。最后,商业动机驱使下,无卤产品的过度营销,使问题复杂化。

     国际化学品分类和标签制度并未将所有卤素列为受限对象,仅TBBA与HBCD被明确标记为有害。部分无卤阻燃剂,如某些磷酸酯和磷酸盐、次磷酸盐,同样携带环境有害物质标签。元素本身并非环保与否的决定因素,化学品的特性与应用才是关键。

     片面强调无卤化不仅混淆了概念,误导公众,还破坏了科学评估体系,影响政策制定。强制使用未成熟的无卤替代品或降低阻燃标准,增加火灾风险。过度检测和成本上升,加重了企业及消费者的负担。市场格局的改变,增加了垄断风险,削弱了国产品牌的国际竞争力。

     行业的发展应多元并存,不同阻燃剂各司其职,遵循法规由市场抉择。环保是行业持续发展的基石,但需理性界定其内涵。环保阻燃剂需具备环境非PBT(持久性、生物累积性、毒性低)、对人体无害的化学结构,低碳足迹、低环境影响的全生命周期,以及满足法规要求的性能与安全性。

     化学品危害源于其与生物体的交互,高分子化合物因难以穿透细胞膜,生物累积性较低,成为环保方向之一。从传统高分子阻燃剂到新型有机硅、聚合型氮-磷系阻燃剂,行业正不断探索环境友好的解决方案。

     总结而言,阻燃剂的环保性认知需回归科学理性,避免以偏概全。在环保意识日益提升的背景下,阻燃剂行业正向更绿色、更安全的方向迈进,但这一过程需基于科学评估与全面考量,而非盲目跟风。




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