人类从远古一路走来,能够使用火是一大进步,对人类摆脱蒙昧起着非常重要的作用。从此,火成为人类不可缺少的伙伴。然而,如同硬币的两面,火也有着不可控制的危害,火灾所能造成的损失越来越严重。
当生灵在垂死挣扎时,当烈焰蔓延至全身时,当一个个生命化作灰烬时,你是否想过,除了悲伤流泪,我们还能做什么?再假设我们就是那个垂死挣扎、将要化作灰烬的人,我们又后悔当初没做什么?是的,我们要做的就是预防,将这种不幸扼杀在摇篮里。想要防范于未然,就必须着手于源头,必须找到火的克星——阻燃剂。
可避免90%的星火成灾
阻燃材料是指与普通材料相比,在着火条件下具有难以点燃、点燃后易于熄灭或不易蔓延,具有低热量释放、低烟气释放量等阻燃性能的材料。那什么是阻燃剂?就是那些阻止易燃材料燃烧,使易燃材料具有阻燃性能特征的助剂。
其实,阻燃剂早已在不知不觉间渗透到每一个人的生活。早在17世纪,阻燃的概念尚未有明晰定义,阻燃也尚未被称之为一门学科时,人们就已经用黏土和石膏混合处理帆布,从而得到“不燃布”。虽然不知道当时的人们是如何想到用这种方式进行阻燃处理,但可以肯定的是,人类很早就有了对阻燃的需要。也正是基于人类的这一直观需求,阻燃科学得以快速发展。
需要注意的是,阻燃材料并不是不燃烧,而是难以燃烧。所以,我们可以明确,不要指望阻燃材料能够绝对阻止火灾的发生,阻燃材料只是能够防止小型火焰蔓延发展成为火灾,能够延缓已经发生大型燃烧的火灾蔓延,为消防赢得时间。从这个意义上讲,阻燃材料不是万能的,因为它不能绝对地防止火灾的发生;但是没有阻燃材料又是万万不能的,因为它避免了90%的星星之火发展成为大型火灾,避免了无数的生命和财产损失。
阻燃需求逐年增长
那如何阻止材料燃烧呢?最直接的方式当然是消除点火源了,这也是众多公共场所或者易燃易爆场所禁止点火或吸烟的主要原因。我们知道,燃烧的一大必要条件是氧气的支撑,因此,通过隔绝氧气,材料也难以燃烧。另外,材料在燃烧过程中进行着剧烈的自由基反应,如果能够终止自由基反应,那么火焰将迅速熄灭,所以很多阻燃剂都是采用了这种方式,将某些惰性自由基释放到火焰中,迅速与其他活性自由基“抱团”形成稳定分子,从而终止链式反应。
此外,可以通过燃烧生成吸热组分,比如水,并“跑”出燃烧区域,也可以在固体表面形成一层固体隔热层,阻隔热量,从而终止燃烧过程。阻止燃烧,还可以通过释放大量不燃性气体来稀释可燃性气体,使之难以燃烧或降低燃烧的强度,也可以通过形成不燃的粘稠态物质形成泡沫层包裹可燃性气体,使之释放减缓。
总之,以上几个途径都可以终止燃烧或者抑制燃烧,阻燃剂作用于材料形成阻燃材料,其原理通常会利用其中一个或几个途径同时作用,高效地发挥阻燃功能。
阻燃剂发展至今已有数十年的历史,其家族成员数量众多。如果按阻燃剂和被阻燃基材的关系,阻燃剂家族可分为添加型和反应型两大派系。前者走的是物理路线,只以物理方式分散于基材中,多用于热塑性高聚物;后者崇尚的则是化学路线,或作为高聚物的单体,或作为辅助试剂参与合成高聚物的反应,最后成为高聚物的结构单元,多用于热固性高聚物。