導(dǎo)語：安全工程課程阻燃防火材料研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]在研究生培養(yǎng)方案中，專業(yè)課的選擇對于研究生的培養(yǎng)至關(guān)重要，起到奠定堅實專業(yè)基礎(chǔ)知識的作用。當今傳統(tǒng)的單一領(lǐng)域?qū)W科的課程難以滿足新形勢下研究生對于專業(yè)知識的渴求，尤其是國家已將“新材料”列入科技發(fā)展的重點規(guī)劃中，而阻燃又被制定為“新材料”的兩個重要方向之一。阻燃防火材料方向的學(xué)習(xí)內(nèi)容分主要有基礎(chǔ)理論、前沿研究及潛在應(yīng)用。因此，在安全工程課程中，要著重培養(yǎng)研究生對于新材料的認識及動手操作能力，在阻燃防火材料的研制中做出突破性進展。

[關(guān)鍵詞]安全工程；研究培養(yǎng)；阻燃；防火；機械專業(yè)

隨著現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)大飛躍式前進，交叉領(lǐng)域已然成為新興且重要的科技研究及應(yīng)用的發(fā)展大趨勢?！靶虏牧稀弊鳛楦咝录夹g(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，已與生物和信息共同成為二十一世紀最重要及最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域[1]。與傳統(tǒng)材料類似，新材料可以以結(jié)構(gòu)、組成、功能和應(yīng)用等多種角度分類，其中，不同分類間可相互交叉、嵌套。目前較為認可的新材料領(lǐng)域分類有以下幾種：特種金屬功能材料、高端金屬結(jié)構(gòu)材料、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、高性能復(fù)合材料、前沿新材料[2]。而按照應(yīng)用分則為阻燃和低碳。最近幾年，隨著人民生活與環(huán)境的日益提高，隨著不斷健全的法律法規(guī)以及不斷提高的安全意識，阻燃防火材料的需求也逐漸提升，建筑與紡織的阻燃聯(lián)合悄然興起。阻燃防火材料已成為不可或缺的世界組成之一。當今傳統(tǒng)的單一領(lǐng)域?qū)W科的課程難以滿足新形勢下研究生對于專業(yè)知識的渴求，尤其是國家已將“新材料”列入科技發(fā)展的重點規(guī)劃中。而阻燃又被制定為“新材料”的兩個重要方向之一，也是相關(guān)專業(yè)機構(gòu)和科研人員不斷追求的目標。火災(zāi)與可燃物和周圍環(huán)境息息相關(guān)，尤其是紡織、皮革、家具、建筑等領(lǐng)域[3]。木器和紡織品均屬于火災(zāi)高發(fā)頻發(fā)的領(lǐng)域，在使用過程中如未經(jīng)過阻燃處理，必然會成為引發(fā)火災(zāi)的安全隱患。紡織材料燃燒會釋放毒性、腐蝕性氣體，給人們的生命財產(chǎn)帶來嚴重威脅；建筑火災(zāi)大都由大量的室內(nèi)易燃可燃物造成，易引發(fā)火勢蔓延。通過改性木器漆、紡織整染涂料、紡織面料、建筑材料等，能夠阻止或延緩火災(zāi)蔓延擴大，最大限度降低火災(zāi)危害。研究生是國家科技發(fā)進步的棟梁，研究生在校期間的科研能力培養(yǎng)對于其開發(fā)阻燃防火材料具有重要的意義和前景。在阻燃防火材料方向研究生的科研能力培養(yǎng)過程中，筆者主要就制定課題方向及阻燃材料的合成表征提出個人的幾點建議及意見，以供相關(guān)領(lǐng)域的導(dǎo)師及學(xué)生提供一定的可行參考及指導(dǎo)。

1課題制定的指導(dǎo)

燃燒是一種發(fā)光放熱的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)具備三個必然要素：可燃物、著火源及助燃物(氧)。絕大多數(shù)紡織品都屬于有機可燃物，很多塑料、橡膠、木器也屬于易燃有機物。因此，阻止其被燃燒和持續(xù)性燃燒，就必須對有機原材料或者成型制品表面進行改性，隔絕熱傳遞、抑制燃燒。阻燃防火材料通常分有機和無機兩個主要方向[4]。筆者長期從事阻燃有機材料研制，故更多的探討關(guān)于有機方向課題的制定。有機阻燃防火材料更多為阻燃涂料、阻燃纖維、阻燃塑料、阻燃橡膠、阻燃劑等。涂料應(yīng)用領(lǐng)域主要包括建筑、木器家具、紡織皮革等，交聯(lián)阻燃涂料的阻燃性能、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性優(yōu)異，可以滿足以上領(lǐng)域?qū)ψ枞夹阅艿男枨?。此外，世界各國對環(huán)境友好型阻燃材料的需求日益上升。鹵系阻燃材料的性能非常優(yōu)異，在早期的阻燃研究中占具重要地位。但是，鹵系阻燃材料在燃燒時會產(chǎn)生大量的煙及腐蝕性、有毒氣體，這使由低毒的無鹵阻燃材料受到廣泛關(guān)注[5-6]。

1.1課題方向

不同材料、不同用途，對阻燃防火的要求不同，即對無鹵阻燃劑及無鹵阻燃材料選擇有要求。理想的無鹵阻燃劑及無鹵阻燃材料阻燃效率高、對環(huán)境友好，且與被阻燃基材相容，還需具有熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性、簡單工藝、原料易得、成本低廉。實際上，沒有一種無鹵無鹵阻燃劑及無鹵阻燃材料能夠同時滿足以上要求。添加型阻燃材料會有揮發(fā)、溶出、遷移和滲出等問題。反應(yīng)型阻燃材料通過化學(xué)反應(yīng)將阻燃結(jié)構(gòu)單元接入到聚合物分子鏈，從而彌補添加型阻燃材料的不足。一般來說，用納米無機阻燃劑改性的阻燃材料若含有過多的納米無機阻燃劑，會損害阻燃材料的性能。磷-氮系阻燃劑制備出的阻燃材料雖然阻燃性好、無毒、低煙、無污染，但成本高。膨脹型阻燃劑能夠提供給阻燃材料優(yōu)異的性能，但在表面整理中需要對膨脹型阻燃劑改性，才能得到穩(wěn)定涂料。

1.2阻燃機理

阻燃劑與燃燒有著密切的關(guān)系。提高紡織、木器、建筑等本身的氧指數(shù)，通過添加阻燃劑對其參與燃燒的階段加以抵制，隔絕熱量傳遞，阻斷或減緩燃燒，使燃燒化學(xué)反應(yīng)停止。通過實驗證明：氧指數(shù)越高，阻燃效果越好。反應(yīng)型鹵系阻燃材料的阻燃性能非常優(yōu)異，但在燃燒時會產(chǎn)生大量的煙以及含鹵素的腐蝕性有毒氣體。反應(yīng)型無鹵阻燃材料不僅具有很好的阻燃性能，還具有很好的綜合性能。其中，反應(yīng)型有機磷系阻燃材料的綜合性能尤為突出[7]。在燃燒時，反應(yīng)型有機磷系阻燃材料受熱分解產(chǎn)生磷酸和偏磷酸，后又受熱縮合產(chǎn)生聚磷酸和聚偏磷酸，形成非燃液態(tài)膜覆蓋在殘?zhí)勘砻嫫鸬奖Ｗo作用。同時，非燃液態(tài)膜是很強的脫水劑，可使材料脫水炭化生成致密且無空洞的磷-碳層，隔絕熱量和氧氣，最終阻止炭層繼續(xù)燃燒。此外，磷-氮系阻燃也是目前較為流行的阻燃機理，例如含三聚氰胺及其鹽類的阻燃劑大都具有膨脹成炭的功能，在熱分解時釋放出CO2、N2及NH3等產(chǎn)物，無鹵化氫產(chǎn)生，其熱穩(wěn)定性也較高。

1.3目前難點

在建筑、木器家具、紡織皮革這些領(lǐng)域應(yīng)用的阻燃材料，不僅需要優(yōu)異的阻燃性，還需具有多功能性，例如發(fā)光、紫外光屏蔽、啞光、高光、疏水、溫度敏感等功能性。目前，滿足不同領(lǐng)域的多種需求的多功能性阻燃材料還處于研制初期階段。根據(jù)當前可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境友好的研究趨勢中，可在課題制定中根據(jù)以下難點開展研究：第一，對改性阻燃材料的阻燃劑使用單一；第二，缺少具有特殊背景應(yīng)用領(lǐng)域的阻燃材料；第三，阻燃材料的阻燃效率及效果還需進一步提高。

2研究能力的培養(yǎng)

通過對燃燒基本知識的學(xué)習(xí)研究，使學(xué)生掌握燃燒理論知識，認識紡織材料的燃燒性能及各項物理化學(xué)指標，尤其弄清楚阻燃防火材料的合成機理，研究生的能力培養(yǎng)夯實基礎(chǔ)。阻燃防火材料的制備方法眾多，共混復(fù)配型阻燃防火材料主要通過物理添加的方式進行改性，工藝簡單，但阻燃效果不佳。而反應(yīng)型阻燃防火材料則需要將阻燃劑作為反應(yīng)單體聚合到聚合物分子鏈上，進行本質(zhì)阻燃改性，雖然合成工藝較復(fù)雜，但阻燃效率高且久。根據(jù)阻燃劑改性聚合物分子鏈段部位的不同，還可分為軟段改性法、硬段改性法和軟硬段共改性法。

2.1阻燃防火塑料、橡膠及纖維

添加型阻燃防火塑料及纖維是將阻燃劑加入到原母料中物理共混所得。無鹵添加型阻燃防火塑料及纖維的阻燃劑一般都為無機納米材料，如納米蒙脫土、納米二氧化硅及硅酸鹽。通常，加入無機納米材料后，能夠帶來無機納米材料本身的一些特性，如剛性大、耐熱性好和耐化學(xué)品性好等。其不僅能夠提高阻燃性，也能夠提高阻燃防火塑料及纖維的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。目前，除了加入無機納米材料之外，由于無需添加另外碳源，顯著減少固體的添加量，使得阻燃防火材料的外觀性能更好，因此膨脹型阻燃劑也逐漸的受到重視，如高聚合度聚磷酸銨(APPⅡ)、三聚氰胺(MA)及其鹽類。

2.2阻燃防火涂料及粘合劑

根據(jù)組成類型，阻燃防火涂料及粘合劑可以分為單組分、雙組分和超支化型。單組分阻燃防火涂料及粘合劑是將軟段和硬段以嵌段式結(jié)合構(gòu)成，阻燃劑參與合成反應(yīng)。雙組分阻燃防火阻燃防火涂料及粘合劑由阻燃羥基組分和異氰酸酯組分組成。對于阻燃羥基組分，其結(jié)構(gòu)可控、易設(shè)計、制備過程與單組分阻燃防火阻燃防火涂料及粘合劑的合成類似。對于異氰酸酯組分，其結(jié)構(gòu)固定，若結(jié)構(gòu)單元上含有阻燃元素，可在受熱時釋放不可燃氣體。雙組分阻燃防火阻燃防火涂料及粘合劑不僅具有單組分阻燃防火阻燃防火涂料及粘合劑的優(yōu)點，還具有很好的熱穩(wěn)定性。超支化阻燃防火涂料及粘合劑一類具有高度支化結(jié)構(gòu)的大分子，且有無纏繞、非結(jié)晶性等特點，在黏合劑、油墨及涂料等方面具有應(yīng)用價值，對阻燃劑的利用效率高。

3結(jié)語

安全是人們追求幸福生活的基本訴求，培養(yǎng)針對交叉領(lǐng)域領(lǐng)域的研究生也是勢在必行。阻燃防火材料在不斷地發(fā)展。在未來，無鹵阻燃防火材料仍在安全工程中占具重要地位，在紡織、家具、汽車、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷提升。通過培養(yǎng)研究生對于阻燃防火材料的認知及制備能力，有利于安全工程的研究發(fā)展以及順利從事安全領(lǐng)域的相關(guān)工作，保障人們生命財產(chǎn)安全。

作者：尹絢 孫黎黎 朱桂丹 單位：北京化工大學(xué)機電工程學(xué)院 山東省青島市市北區(qū)消防大隊 昌吉學(xué)院