[科普中國(guó)]-自熄性

自熄是指材料離開(kāi)火源后會(huì)自行熄滅，可以自熄的材料性質(zhì)叫做“自熄性”。

簡(jiǎn)介具有自熄性的材料在空氣中點(diǎn)燃后能自動(dòng)熄滅。PVC工程塑料就是常見(jiàn)的具有自熄性的材料。材料技術(shù)的其中一個(gè)發(fā)展方向便是提高復(fù)合材料的防火安全水平，因而提高材料的自熄性在當(dāng)前材料開(kāi)發(fā)研究過(guò)程中比較重要。

自熄性材料的研究自熄性硅橡膠泡沫與聚氨酯泡沫（一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的彈性體）相比1，發(fā)泡硅橡膠有很多優(yōu)勢(shì)。與許多常規(guī)的聚合物泡沫材料相比，有機(jī)硅聚合物具有卓越的熱性能、良好的化學(xué)性能、穩(wěn)定的電性能，以及優(yōu)異的耐臭氧和耐紫外線照射性能，因而可以在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)使用。硅氧烷泡沫主要應(yīng)用于隔熱、隔聲和電絕緣材料，航空航天工業(yè)機(jī)械減震器以及飛機(jī)和運(yùn)輸業(yè)。硅氧烷泡沫具有生物相容性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域作為優(yōu)異的輔料直接應(yīng)用于開(kāi)放的深粗糙傷口。

大多數(shù)聚合物因?yàn)槠浔砻媾c氣體接觸面較大，因此容易燃燒，這點(diǎn)極大地限制了泡沫材料的應(yīng)用。聚合物的蜂窩結(jié)構(gòu)更容易點(diǎn)燃和燃燒。為了提高SF的自熄性，必須添加阻燃劑。大多數(shù)阻燃劑結(jié)構(gòu)中均包含以下元素：氮、磷、硼、鋁或氟。在SF中添加先進(jìn)的阻燃無(wú)機(jī)填料，特別是結(jié)晶二氧化硅，能改善其自熄性。

自熄性高抗沖聚苯乙烯基復(fù)合材料研究高抗沖聚苯乙烯（HIPS）是最重要的通用塑料之一，因具有卓越的電絕緣性能、成型加工性能、良好的耐化學(xué)腐蝕性能和抗沖擊性能等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。其主要缺點(diǎn)是在空氣中遇火容易燃燒，發(fā)煙量大，存在很大的火災(zāi)隱患，因此對(duì)其進(jìn)行阻燃、抑煙處理和提高自熄性以提高應(yīng)用的安全性至關(guān)重要。

基于以上發(fā)展趨勢(shì)，有研究者2擬采用在HIPS樹(shù)脂基體中引入適量溴代聚苯乙烯（BPS）、聚苯醚（PPO）、三氧化二銻（AO）、硼酸鋅（ZB）、有機(jī)蒙脫土（OMMT）、微膠囊紅磷（MRP），研制出同時(shí)具有優(yōu)良阻燃性能和成型加工性能的HIPS基復(fù)合材料，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，以便更好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

DOPO對(duì)熱塑性聚氨酯自熄性的影響熱塑性聚氨酯 （TPU）是由二異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑和大分子二醇聚合反應(yīng)得到的線性或輕度交聯(lián)的高分子聚合物，是一種介于塑料和橡膠之間的彈性材料，具有優(yōu)異的耐磨性能，突出的物理機(jī)械性能，極好的耐油性能，較寬的溫度使用范圍，較寬的硬度范圍，良好的吸振效果，優(yōu)異的抗撕裂性能，因此被廣泛地應(yīng)用于社會(huì)各行業(yè)中。

但由于易燃燒，燃燒釋放氰化氫等有毒氣體，因此在其使用上存在安全隱患，需要對(duì)其進(jìn)行阻燃，提高材料的自熄性?，F(xiàn)階段研究較多的無(wú)鹵阻燃劑體系包括無(wú)機(jī)氫氧化物類(lèi)阻燃劑、膨脹型阻燃劑、有機(jī)磷系、有機(jī)氮系等阻燃劑。一般無(wú)機(jī)氫氧化物系阻燃劑和膨脹型阻燃劑發(fā)揮作用有一個(gè)延遲效應(yīng)，即要形成足夠的炭層后，才能發(fā)揮作用，而有機(jī)磷系阻燃劑由于其氣相阻燃機(jī)理，則在阻止聚合物被引燃方面具有優(yōu)異的效果，即提高其自熄性。并且，無(wú)鹵磷酸酯類(lèi)具備阻燃效率高，對(duì)光穩(wěn)定劑作用影響小，低毒、腐蝕性小，有阻礙復(fù)燃作用等優(yōu)點(diǎn)，因此在阻燃劑的未來(lái)發(fā)展中占有舉足輕重的作用。其中常見(jiàn)的有機(jī)磷系阻燃劑甲基磷酸二甲酯（DMMP）、乙基磷酸二乙酯（DEEP）含磷高，一般用量為3%~15%，阻燃效果優(yōu)異。但大多數(shù)是液體，揮發(fā)性大，耐熱性差，不便于擠出加工。因此有必要探尋一種阻燃效果優(yōu)異，又方便加工的新型磷系阻燃劑。

9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）及其衍生物在20世紀(jì)70年代被制備出來(lái)，初期并沒(méi)有引起人們足夠的重視，直到1998年，王春山將該化合物引入到環(huán)氧樹(shù)脂中，制備了具有優(yōu)異阻燃性能的無(wú)鹵阻燃環(huán)氧樹(shù)脂覆銅板，從而引發(fā)了使用含磷雜菲基團(tuán)的化合物用于阻燃的熱潮。將DOPO用于聚氨酯的阻燃也開(kāi)始起步，如將methyl-DOPO應(yīng)用到聚氨酯泡沫的阻燃當(dāng)中，取得了較好的效果；有學(xué)者提出將DOPO和端羥基的環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，制備出含磷雜菲側(cè)基的大分子二醇，作為聚氨酯的反應(yīng)型阻燃劑。而將其直接添加到TPU中，對(duì)TPU的阻燃研究還幾乎沒(méi)有開(kāi)展，因此如果DOPO對(duì)TPU也有較好的阻燃性，那么將會(huì)開(kāi)辟出一條新的阻燃TPU的方法，這也將擴(kuò)大DOPO的阻燃市場(chǎng)3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

蒲富永 - 教授 - 西南大學(xué)