(余在公司打工时,长期在塑料与水的业务中操练,对阻燃知之甚少。自立后,虽时常沾染,然仍属无串散钱。今起慢工习之,系统学习阻燃奥秘。以《Advanced Flame-Retardant Methods for Polymeric Materials》(Adv.Mater.2022,34, 2107905)为结构框架,并摘参考图数。在此致谢原作者。)
过往的工程塑料阻燃知识,相对是高分子材料阻燃的局部表现。
阻燃这个词本身的表达有些问题,外界看来似乎阻燃的就好,阻燃就是阻止燃烧,不能燃烧。实际上,燃还是要燃的,只是我们要对其有个评级。这里最离不开的评定标准就是UL94,辅以LOI,GWIT/GWFI, Cone Calorimeter等。这类信息可直接去官网拿一手资料,这里不再赘述。
简言之,阻燃的核心目标大概包括,
延缓起火: 提高材料的点燃难度。
阻止蔓延: 火焰一旦产生,减缓其传播速度。
减少危害: 降低燃烧过程中的发烟量、毒性和热释放。
不同的行业,如铁路,航空,线缆,建筑等都有自己行业的标准,这多是真金白银烧出来的积累,需尊重。值得注意的是,同种材料在不同的测试标准下区别很多。我们评价材料都是在一定的语境条件下。
同样,也不是同种材料阻燃就比不阻燃好。除了可能从成本增加与“母体”性能下降,对环境的污染,材料的回用都带来复杂性。
还有,即使同样的塑料部件,如电车动力电池CCS支架,是否需要阻燃,阻燃级别,不同的车厂也有不同深度的理解。一些貌似高阻燃级别的要求,或可能是工程师轻心的“贴标签”,而并不一定是真实火灾场景的需要。
序曲
词汇1:combustion(燃烧),combustible gases(可燃气体),chain propagation
词汇2:flame-retardant efficiency, great persistence, release of heat, smoke, and toxic gases
词汇3:intumescence(膨胀), nanotechnology, in situ reinforcement(原位增强), intrinsic char formation(本征成碳), plasma treatment, biomimetic(仿生) coatings
基本阻燃方法:
a:物理共混将阻燃剂添加到聚合物基体中(最常见之方法)

b:将阻燃单体单元结合到聚合物链中(改性改命)

c:聚合物表面构建阻燃层(重点部位重点对待)