浅谈建筑保温材料中阻燃剂的应用

【摘要】文章对建筑保温材料中阻燃剂的应用现状进行深入分析，并探讨各类阻燃剂在建筑保温中的发展前景。结果显示，在各类阻燃剂中，溴系阻燃剂在建筑保温材料中性能较好，且应用较为广泛，因此短期内仍会得到高度重视；磷系阻燃剂因其自身拥有的无卤、低烟、低毒等一系列环保功能而备受人们青睐；另外，纳米氢氧化镁阻燃剂作为当前最新型的无机环保阻燃剂，在建筑保温材料中有着更为广阔的发展前景。

【关键词】建筑保温材料；阻燃剂；纳米氢氧化镁

从客观上来说，建筑外墙保温火灾常发的关键因素之一便是使用可燃、易燃的建筑保温材料，因此国家住房、城乡建设部及公安消防部严格要求流入市场的建筑保温材料必须满足燃烧性能为B1级的防火要求，这就需要在常用的建筑保温材料中加入阻燃剂进行改性。

一、建筑保温材料中阻燃剂的应用现状

从化学成分上来看，阻燃剂可被分为有机阻燃剂和无机阻燃剂。前者包括溴系、磷系、卤-磷协同阻燃剂系列，但存在烟雾大、分解产物毒性大等问题。而后者具有低烟、低毒、无卤的优点，更加适应环境友好型发展的要求。据相关文献显示，当前世界国家阻燃剂消费结构如表1.而在中国当前的建筑保温材料中，常见的往往是下面几种有机阻燃剂。

（一）溴系阻燃剂

溴系阻燃剂是我国建筑保温材料长期以来使用的阻燃剂，在有机阻燃剂中占30%，品种包括十溴二苯醚、四溴双酚A等。其中产量最大、应用最广的是十溴二苯醚，但是该产品含大量的游离溴，且铁杂质含量极高，不宜于长期储存。十溴二苯乙烷为十溴二苯醚的替代品，有着较高耐热性、耐光性及不易渗析性，其反应原理如图1。长期以来，溴系阻燃剂在聚苯板、聚氨酯板阻燃中得到广泛应用，但现阶段开始逐渐淡出人们视野，因其被视为对人类健康与环境有害。所以，当前不断有符合环境友好要求的溴系阻燃剂改性品种被开发和应用，在多种领域做出较大贡献。如被广泛应用于PBT、PET、HIPS、尼龙66等工程塑料和热塑性塑料的溴化环氧树脂，但并未应用于建筑保温材料。

（二）卤-磷协同阻燃剂

该种阻燃剂分子中有多种原子，这些原子的结合能增大效能，且燃烧过程中烟雾因少量的溴含量而减少，还能对磷酸酯类阻燃剂存在的易挥发、易迁移、较差耐热性进行弥补。比如能广泛应用到硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃中的三磷酸酯。又如近年来最新研发的XPS专用高效阻燃剂颗粒（图2），经六溴环十二烷改性，为含溴磷氮复合结构的阻燃剂，通过溴与多种阻燃元素的协同作用，极大提升阻燃效率，易于分散，能对塑料热加工进行改善，有着优异的产品热稳定性能和阻燃持久性。

（三）磷系阻燃剂

磷系阻燃剂近年来引起阻燃剂领域的高度关注，其本身具备一定的无卤、低烟、低毒等环保特点，主要包括聚磷酸胺、磷酸酯、磷酸氢二铵等。磷系阻燃剂的磷酸酯主要为液体，但是在应用上因易挥发、难溶于高聚物而受到限制。现阶段，聚氨酯泡沫塑料用新型阻燃剂不断开发和应用。比如Cell-tech60这一Cellu-LarTechnology欧洲公司推出的聚氨酯阻燃剂，在硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃中应用间苯二酚双和甲基膦酸二甲酯混合物，使其符合航空工业强调的阻燃要求。除此之外，还有磷酸酯二元醇、浙江万盛的WSFR-6等反应型阻燃剂，均有着高效、低VOC、低雾值的优点。谢飞等新进合成一种新型膨胀型阻燃剂（CA），在聚乙烯阻燃中可联合聚磷酸胺适用，其化学结构式如图3.

二、建筑保温材料中阻燃剂的发展前景

上述有机阻燃剂在建筑保温材料中应用广泛，且存在不同性能缺陷，但上述几种阻燃剂均不断开发研究新型改性产品，取得较大成果。

（一）氢氧化镁阻燃剂

现阶段，拥有高效环保功能的无机阻燃剂引起人们的高度关注，包括氧化钼、氢氧化镁、氢氧化铝等。而当前应用最广泛的无机阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝，阻燃剂分解过程中对燃烧物表面热量进行吸收，在对水蒸气稀释燃物表面的氧气进行释放中不断降低温度，产生耐高温性氧化物。且具有无毒、无烟、无挥发、效果持久等优点。氢氧化镁比氢氧化铝有更高的热分解温度，且硬度小、抑烟能力强，能极大提升阻燃效率。

（二）氢氧化镁阻燃剂应用现状

当前我国有多家企业从事氢氧化镁阻燃剂的研发与生产工作，生产出大量微米级氢氧化镁，比如广泛用作高分子材料优良阻燃剂和填充剂的激光粒径d50：35-40μm。尤其是在海底光缆、核电站光缆、阻燃胶板、家电电器主板护套料等众多领域，更是有着较好的阻燃效果。除了这些微米级颗粒，国内一些企业还生产出了纳米级颗粒，但是由于生产数量较少，且不稳定，远远不能满足市场需求。从客观上来说，当前关于氢氧化镁阻燃剂，在聚苯板、聚氨酯板等建筑保温材料中并无实际性报道。这可能与氢氧化镁昂贵的价格及有限的阻燃效率有关。

（三）纳米氢氧化镁阻燃剂在建筑保温材料中的应用前景

相关研究证明，纳米级氢氧化镁粒径细小，能大大满足所填充的塑料制品的性能需求，且本身有着特殊的纳米效应，填充物少，阻燃效率高，同制品之间有较好的相容性。所以，可以说在高聚物阻燃领域内，纳米氢氧化镁阻燃剂有着十分广阔的发展前景。现阶段，纳米氢氧化镁阻燃剂引起国内众多科研院校及企业的高度关注，他们将研发重点放在纳米氢氧化镁的制备技术、粒子的超细化、表面改性之上，并得出一系列成果。并且在理论和实践上不断增加此类研究报告，因此我们可以推断，未来在建筑保温材料中，纳米氢氧化镁也能得到广泛地应用。

三、结语

综上所述，我国当前的阻燃剂开发和应用尚未成熟，未来应该不断加强对这一产品的研究开发，提升阻燃剂产品的综合性能，加大产量，以积极满足市场发展的需求。