PVC阻燃抑煙困境

PVC材料因其卓越的加工性能、良好的絕緣性、低廉的價(jià)格、易改性、耐磨損耐腐蝕、綜合力學(xué)性能優(yōu)良以及使用壽命長(zhǎng)等特性，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑、通訊、醫(yī)療衛(wèi)生等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，PVC在加工和使用過程中，通常會(huì)添加大量增塑劑以改善柔韌性和耐用性，但這卻導(dǎo)致其阻燃性能大幅下降，使原本具有高阻燃性、自熄性的PVC變成可燃材料。更糟糕的是，無論是硬質(zhì)還是軟質(zhì)PVC，在燃燒時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量濃煙，其中含有大量有毒有害氣體，如一氧化碳、苯類、氯化氫等，這些氣體不僅會(huì)使人窒息，降低綜合辨別力，還可能造成環(huán)境污染，威脅人類生命和財(cái)產(chǎn)安全，形成嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在火災(zāi)中，高達(dá)82.5%的死亡人數(shù)是因?yàn)槲肓巳紵龝r(shí)產(chǎn)生的有毒氣體而窒息死亡。因此，對(duì)PVC阻燃抑煙技術(shù)的深入研究顯得尤為重要。

PVC發(fā)煙機(jī)理是研究其阻燃抑煙技術(shù)的關(guān)鍵。PVC燃燒時(shí)，芳香族高聚物熱解生成的產(chǎn)物主要包括HCl、多烯、苯、芳香族物質(zhì)、低分子質(zhì)量烯烴和烷烴等。這些產(chǎn)物在進(jìn)一步熱解時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量黑煙。PVC在燃燒過程中脫除HCl后，生成共軛雙鍵不飽和烴，由于碳鏈斷裂、低分子產(chǎn)物和自由基的存在，分子重新排列并環(huán)化形成苯核，進(jìn)而聚合成稠環(huán)芳香族結(jié)構(gòu)的樹脂，導(dǎo)致PVC燃燒時(shí)產(chǎn)生大量黑煙。特別是當(dāng)PVC中摻入大量增塑劑時(shí)，增塑劑分子會(huì)參與中間產(chǎn)物的高溫化學(xué)反應(yīng)，使PVC燃燒時(shí)產(chǎn)生的黑煙量大幅增加。

為了有效抑制PVC燃燒時(shí)的煙霧產(chǎn)生，研究人員探索了多種阻燃抑煙機(jī)理。PVC制品的燃燒過程可分為三個(gè)階段：制品受熱分解后產(chǎn)生可燃性氣體；在含氧環(huán)境中可燃性氣體進(jìn)行燃燒；燃燒產(chǎn)生的熱量使熔融態(tài)或固態(tài)物質(zhì)繼續(xù)燃燒。針對(duì)這些階段，可通過凝聚相阻燃、氣相阻燃、中斷熱交換及膨脹型阻燃等阻燃機(jī)理來終止燃燒過程，達(dá)到材料的阻燃目的。凝聚相阻燃是指阻燃劑在固相中延緩或阻止材料的熱分解；氣相阻燃則是阻燃劑在氣相中延緩鏈?zhǔn)饺紵磻?yīng)或使燃燒中斷，從而發(fā)揮阻燃作用；中斷熱交換是阻燃劑在PVC材料燃燒過程中帶走部分熱量，降低原材料的吸熱量，使其無法維持分解溫度，減少可燃?xì)怏w的產(chǎn)生，使燃燒自熄；膨脹型阻燃兼具凝聚相阻燃與氣相阻燃的特點(diǎn)，反應(yīng)主要在凝聚相中進(jìn)行，同時(shí)也涉及氣相。

在PVC阻燃及抑煙方法方面，首先可采用阻燃增塑劑代替常規(guī)增塑劑。常用的PVC可燃性增塑劑如鄰苯二甲酸二辛酯的加入會(huì)使PVC的氧指數(shù)下降。因此，將部分或全部常規(guī)可燃性增塑劑替換為軟PVC的阻燃增塑劑，如三芳基磷酸酯和烷基二芳基磷酸酯，是提高增塑處理后PVC制品阻燃性能的有效方法之一。為了達(dá)到更好的阻燃效果，磷酸酯通常與其他阻燃劑復(fù)合使用，利用阻燃劑間的協(xié)同作用。

其次，采用無機(jī)添加劑也是一種有效的阻燃抑煙手段。近年來，無機(jī)添加劑在PVC阻燃、消煙領(lǐng)域的研究和應(yīng)用日益增多，主要包括過渡金屬單質(zhì)及其氧化物鹽類等，如銅化合物、鉬化合物、鐵化合物、錫化合物、鋅化合物和鉛化合物。具體包括鎂鋁硼體系、銻鉍和硅錫體系、銅鋅體系、鐵鈷鎳體系、鉬鎢錳體系以及鈦鋯釩體系等。例如，A1(OH)3和Mg(OH)2是世界上應(yīng)用最廣泛的阻燃劑；銻類阻燃劑是一種傳統(tǒng)的阻燃劑，而硅錫化合物常作為PVC的消煙劑與其他阻燃劑復(fù)配使用；銅的化合物是十分有效的抑煙劑，銅鋅體系的化合物具有阻燃效率高、毒性小、價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，是發(fā)展較快的阻燃體系之一；鐵的化合物主要有Fe2O3、Fe3O4、Fe2O3·H2O、FeSO4等，鈷的化合物主要有Co(AcAc)2、CoCO3等，鎳的化合物主要有NiO、Ni(AcAc)2、NiC2O4等；鉬的化合物主要以其無機(jī)鹽類和氧化物為主，其中六價(jià)態(tài)的氧化物MoO3是主要代表，錳的化合物有MnCO3、Mn2O3、MnSO4等；TiO2、Zr(AcAc)4和VO(AcAc)2是消煙效果較好的鈦鋯釩體系化合物。

最后，采用交聯(lián)技術(shù)也是提升PVC阻燃性能的新方法。交聯(lián)技術(shù)近幾年在PVC阻燃領(lǐng)域得到應(yīng)用，通過輻射法、加入金屬氧化物、加入過氧化物等方法可以使高聚物交聯(lián)。交聯(lián)技術(shù)對(duì)軟PVC的阻燃協(xié)同作用具有實(shí)際用途，通過提高無機(jī)阻燃體系的阻燃效率，正受到越來越多的關(guān)注，成為阻燃研究領(lǐng)域具有發(fā)展?jié)摿Φ男路较颉?/span>

總之，PVC在燃燒過程中易產(chǎn)生大量黑煙和有毒氣體，存在較大安全隱患。通過采用阻燃增塑劑、引入銅鋅等無機(jī)添加劑以及交聯(lián)改性等手段，可以有效提高PVC的阻燃抑煙性能。結(jié)合多種阻燃機(jī)理的協(xié)同作用，是提升PVC安全性的關(guān)鍵方向，對(duì)保障人身安全和環(huán)境具有重要意義。

廣州銀塑阻燃公司推出的T3和T30產(chǎn)品，在PVC阻燃領(lǐng)域表現(xiàn)出色。T3是環(huán)保型阻燃劑，能百分百替代傳統(tǒng)三氧化二銻，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)保持良好阻燃性能。T30則更環(huán)保，可部分替代三氧化二銻，不含銻，增強(qiáng)阻燃效果且低毒安全。這兩款產(chǎn)品為PVC材料提供更環(huán)保、高效的阻燃抑煙解決方案。