1.無(wú)鹵阻燃劑
1)磷系阻燃劑
磷系阻燃劑被加入到高分子材料中,受熱時(shí)分解生成聚偏磷酸,聚偏磷酸是不易揮發(fā)的穩(wěn)定化合物,在燃燒物表面可形成隔離層。另外,由于聚偏磷酸脫水作用促進(jìn)碳化,使表面形成碳化膜,從而起到阻燃作用。
2)金屬氫氧化物阻燃劑
氫氧化鋁和氫氧化鎂是無(wú)機(jī)阻燃劑的主要品種,具有無(wú)毒性、低煙等特點(diǎn)。它們因受熱分解吸收大量燃燒區(qū)的熱量,使燃燒物燃燒區(qū)的溫度降低到燃燒的臨界溫度之下,導(dǎo)致燃燒物自熄,分解后生成的金屬氧化物多數(shù)熔點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性好,覆蓋于燃燒固相表面阻擋熱傳導(dǎo)和熱輻射,從而起到阻燃作用;生成的水受熱蒸發(fā)進(jìn)一步吸收潛熱降低溫度,同時(shí)產(chǎn)生大量水蒸氣,稀釋可燃性氣體后也起到阻燃作用。
將氫氧化鋁、氫氧化鎂超微細(xì)化并用有機(jī)硅偶聯(lián)劑或脂肪酸進(jìn)行表面改性處理,可以使其在樹脂中迅速分散成為一體,從而降低火焰的傳播速度,使燃燒時(shí)生成的煙量、有毒氣體量和腐蝕性氣體量都相當(dāng)少,大大地提高了其阻燃抑煙效果。
3)成炭或促進(jìn)成炭型阻燃劑
成炭型阻燃劑包括添加物本身形成炭化層和添加物促進(jìn)高聚物形成炭化層兩種情況。炭化層減少了可燃揮發(fā)分的生成量,具有較低的導(dǎo)熱性,減少了可燃揮發(fā)分降解產(chǎn)物的產(chǎn)生。聚合物的炭化層的形成與其結(jié)構(gòu)有關(guān)系。
(1)膨脹型阻燃劑。膨脹阻燃劑通常由炭源、酸源和發(fā)泡源三個(gè)部分組分。在火焰和高溫作用下,酸源受熱放出無(wú)機(jī)酸,多元醇酯化,進(jìn)而脫水炭化,反應(yīng)生成的水蒸氣及一些不燃燒氣體使炭層膨脹,最終形成一層多微孔的堅(jiān)韌的炭質(zhì)泡沫層,生成的炭層可以吸附在熔融、著火的表面,既可阻擋熱量和氧氣的進(jìn)入,又可阻擋小分子可燃?xì)怏w的逸出,有效地阻止了流涎造成的火焰蔓延,從而起到阻燃的目的。
(2)可膨脹石墨。在高溫下,可膨脹石墨中的嵌入層受熱易分解,產(chǎn)生的氣體使石墨的層間距迅速擴(kuò)大幾十至幾百倍。當(dāng)可膨脹石墨與高聚物混合時(shí),在火焰的作用下,可膨脹石墨能在高聚物的表面形成一堅(jiān)韌的炭層,從而起到阻燃的目的。
(3)硅系和硼系阻燃劑。目前對(duì)填有含硅物質(zhì)的聚合物可燃性的研究表明,這些含硅物質(zhì)不論單獨(dú)作用、與聚合物混合使用還是作為共聚體,都是有發(fā)展前途的阻燃劑。在金屬氫氧化物存在時(shí),硅膠與有機(jī)醇反應(yīng)生成多種有機(jī)硅化物。多羥基聚合物在燃燒過(guò)程中與硅膠等添加劑作用,反應(yīng)結(jié)果會(huì)使聚合物交聯(lián),從而形成Si—O—C類型的保護(hù)炭層。
2.聚合物/無(wú)機(jī)物納米復(fù)合材料
納米復(fù)合材料是指將材料中的一個(gè)或多個(gè)組分以納米尺寸或分子水平均勻地分散在另一組分的基體中,它的研究只有十幾年的歷史。實(shí)驗(yàn)證明,因其存在超細(xì)的尺寸,所以各種類型的納米復(fù)合材料的性質(zhì)比其相應(yīng)的宏觀或微米級(jí)復(fù)合材料均有較大改善,材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能也有較大幅度提高。
某些鱗片狀無(wú)機(jī)物能夠碎裂成納米尺寸的結(jié)構(gòu)微區(qū),其片層間距一般在幾到十幾埃,它們不僅可以讓某些聚合物嵌入到其納米尺寸的夾層空間中,形成“嵌入納米復(fù)合材料”,而且在某些情況下,無(wú)機(jī)夾層甚至還會(huì)被聚合物撐開形成長(zhǎng)徑比很高的單片狀無(wú)機(jī)物,均勻地分散在聚合物基體中,形成“層離納米復(fù)合材料”。國(guó)內(nèi)外對(duì)聚合物/層狀無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的研究相當(dāng)活躍。利用多孔或?qū)訝顭o(wú)機(jī)化合物的特性,在高聚物中形成納米復(fù)合人工微結(jié)構(gòu)材料,在熱分解燃燒過(guò)程中可能形成碳及無(wú)機(jī)鹽多層結(jié)構(gòu),它起到隔熱及阻止可燃?xì)怏w的逸出。這是一種從納米或分子水平設(shè)計(jì)上考慮高聚物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高阻燃性能和力學(xué)性能;是一種充滿希望的無(wú)鹵環(huán)保型產(chǎn)品。
(五)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)
火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要包括火災(zāi)探測(cè)器和報(bào)警控制器兩個(gè)基本部分,大型的探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)往往還會(huì)與自動(dòng)滅火、煙氣控制系統(tǒng)等聯(lián)動(dòng)?;馂?zāi)探測(cè)器的基本功能就是對(duì)火災(zāi)煙氣的濃度、溫度、火焰(光)和燃燒氣體等參量做出有效反應(yīng),并通過(guò)敏感元件將表征火災(zāi)特征的物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào),送到火災(zāi)報(bào)警控制器進(jìn)行處理。根據(jù)探測(cè)火災(zāi)參數(shù)的不同火災(zāi)探測(cè)器可分為感溫、感煙、感光、氣體和復(fù)合等類型。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,近年來(lái)不斷有新型火災(zāi)探測(cè)器問(wèn)世,如吸氣式探測(cè)器、光纖火災(zāi)探測(cè)器、圖像式探測(cè)器等,它們分別對(duì)不同場(chǎng)合的火災(zāi)有著靈敏、可靠的反應(yīng)。
火災(zāi)報(bào)警控制器是對(duì)火災(zāi)探測(cè)信號(hào)加以處理并做出相應(yīng)反應(yīng)的設(shè)備,它應(yīng)具有信號(hào)識(shí)別、報(bào)警、控制、圖形顯示、事故廣播、打印輸出及自動(dòng)檢測(cè)等功能?;馂?zāi)報(bào)警控制器大體可以分為區(qū)域報(bào)警控制器和中央報(bào)警控制器兩種。某一相對(duì)獨(dú)立的建筑物或建筑群可設(shè)一臺(tái)中央報(bào)警控制器,每臺(tái)中央報(bào)警控制器可管理若干個(gè)區(qū)域報(bào)警控制器。每個(gè)區(qū)域報(bào)警控制器則用于監(jiān)控一個(gè)報(bào)警控制區(qū)域,這一監(jiān)控區(qū)域不宜超過(guò)一個(gè)防火分區(qū),一個(gè)防火分區(qū)往往又分為幾個(gè)火災(zāi)探測(cè)分區(qū);一個(gè)區(qū)域控制器一般控制幾十個(gè)探測(cè)器。當(dāng)探測(cè)到的信號(hào)超過(guò)某一預(yù)設(shè)定的閾值,即認(rèn)為發(fā)生了火災(zāi),然后將火災(zāi)信號(hào)轉(zhuǎn)換為可看見或可聽到的光聲信號(hào),向人們發(fā)出火災(zāi)警告。
1)磷系阻燃劑
磷系阻燃劑被加入到高分子材料中,受熱時(shí)分解生成聚偏磷酸,聚偏磷酸是不易揮發(fā)的穩(wěn)定化合物,在燃燒物表面可形成隔離層。另外,由于聚偏磷酸脫水作用促進(jìn)碳化,使表面形成碳化膜,從而起到阻燃作用。
2)金屬氫氧化物阻燃劑
氫氧化鋁和氫氧化鎂是無(wú)機(jī)阻燃劑的主要品種,具有無(wú)毒性、低煙等特點(diǎn)。它們因受熱分解吸收大量燃燒區(qū)的熱量,使燃燒物燃燒區(qū)的溫度降低到燃燒的臨界溫度之下,導(dǎo)致燃燒物自熄,分解后生成的金屬氧化物多數(shù)熔點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性好,覆蓋于燃燒固相表面阻擋熱傳導(dǎo)和熱輻射,從而起到阻燃作用;生成的水受熱蒸發(fā)進(jìn)一步吸收潛熱降低溫度,同時(shí)產(chǎn)生大量水蒸氣,稀釋可燃性氣體后也起到阻燃作用。
將氫氧化鋁、氫氧化鎂超微細(xì)化并用有機(jī)硅偶聯(lián)劑或脂肪酸進(jìn)行表面改性處理,可以使其在樹脂中迅速分散成為一體,從而降低火焰的傳播速度,使燃燒時(shí)生成的煙量、有毒氣體量和腐蝕性氣體量都相當(dāng)少,大大地提高了其阻燃抑煙效果。
3)成炭或促進(jìn)成炭型阻燃劑
成炭型阻燃劑包括添加物本身形成炭化層和添加物促進(jìn)高聚物形成炭化層兩種情況。炭化層減少了可燃揮發(fā)分的生成量,具有較低的導(dǎo)熱性,減少了可燃揮發(fā)分降解產(chǎn)物的產(chǎn)生。聚合物的炭化層的形成與其結(jié)構(gòu)有關(guān)系。
(1)膨脹型阻燃劑。膨脹阻燃劑通常由炭源、酸源和發(fā)泡源三個(gè)部分組分。在火焰和高溫作用下,酸源受熱放出無(wú)機(jī)酸,多元醇酯化,進(jìn)而脫水炭化,反應(yīng)生成的水蒸氣及一些不燃燒氣體使炭層膨脹,最終形成一層多微孔的堅(jiān)韌的炭質(zhì)泡沫層,生成的炭層可以吸附在熔融、著火的表面,既可阻擋熱量和氧氣的進(jìn)入,又可阻擋小分子可燃?xì)怏w的逸出,有效地阻止了流涎造成的火焰蔓延,從而起到阻燃的目的。
(2)可膨脹石墨。在高溫下,可膨脹石墨中的嵌入層受熱易分解,產(chǎn)生的氣體使石墨的層間距迅速擴(kuò)大幾十至幾百倍。當(dāng)可膨脹石墨與高聚物混合時(shí),在火焰的作用下,可膨脹石墨能在高聚物的表面形成一堅(jiān)韌的炭層,從而起到阻燃的目的。
(3)硅系和硼系阻燃劑。目前對(duì)填有含硅物質(zhì)的聚合物可燃性的研究表明,這些含硅物質(zhì)不論單獨(dú)作用、與聚合物混合使用還是作為共聚體,都是有發(fā)展前途的阻燃劑。在金屬氫氧化物存在時(shí),硅膠與有機(jī)醇反應(yīng)生成多種有機(jī)硅化物。多羥基聚合物在燃燒過(guò)程中與硅膠等添加劑作用,反應(yīng)結(jié)果會(huì)使聚合物交聯(lián),從而形成Si—O—C類型的保護(hù)炭層。
2.聚合物/無(wú)機(jī)物納米復(fù)合材料
納米復(fù)合材料是指將材料中的一個(gè)或多個(gè)組分以納米尺寸或分子水平均勻地分散在另一組分的基體中,它的研究只有十幾年的歷史。實(shí)驗(yàn)證明,因其存在超細(xì)的尺寸,所以各種類型的納米復(fù)合材料的性質(zhì)比其相應(yīng)的宏觀或微米級(jí)復(fù)合材料均有較大改善,材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能也有較大幅度提高。
某些鱗片狀無(wú)機(jī)物能夠碎裂成納米尺寸的結(jié)構(gòu)微區(qū),其片層間距一般在幾到十幾埃,它們不僅可以讓某些聚合物嵌入到其納米尺寸的夾層空間中,形成“嵌入納米復(fù)合材料”,而且在某些情況下,無(wú)機(jī)夾層甚至還會(huì)被聚合物撐開形成長(zhǎng)徑比很高的單片狀無(wú)機(jī)物,均勻地分散在聚合物基體中,形成“層離納米復(fù)合材料”。國(guó)內(nèi)外對(duì)聚合物/層狀無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的研究相當(dāng)活躍。利用多孔或?qū)訝顭o(wú)機(jī)化合物的特性,在高聚物中形成納米復(fù)合人工微結(jié)構(gòu)材料,在熱分解燃燒過(guò)程中可能形成碳及無(wú)機(jī)鹽多層結(jié)構(gòu),它起到隔熱及阻止可燃?xì)怏w的逸出。這是一種從納米或分子水平設(shè)計(jì)上考慮高聚物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高阻燃性能和力學(xué)性能;是一種充滿希望的無(wú)鹵環(huán)保型產(chǎn)品。
(五)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)
火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要包括火災(zāi)探測(cè)器和報(bào)警控制器兩個(gè)基本部分,大型的探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)往往還會(huì)與自動(dòng)滅火、煙氣控制系統(tǒng)等聯(lián)動(dòng)?;馂?zāi)探測(cè)器的基本功能就是對(duì)火災(zāi)煙氣的濃度、溫度、火焰(光)和燃燒氣體等參量做出有效反應(yīng),并通過(guò)敏感元件將表征火災(zāi)特征的物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào),送到火災(zāi)報(bào)警控制器進(jìn)行處理。根據(jù)探測(cè)火災(zāi)參數(shù)的不同火災(zāi)探測(cè)器可分為感溫、感煙、感光、氣體和復(fù)合等類型。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,近年來(lái)不斷有新型火災(zāi)探測(cè)器問(wèn)世,如吸氣式探測(cè)器、光纖火災(zāi)探測(cè)器、圖像式探測(cè)器等,它們分別對(duì)不同場(chǎng)合的火災(zāi)有著靈敏、可靠的反應(yīng)。
火災(zāi)報(bào)警控制器是對(duì)火災(zāi)探測(cè)信號(hào)加以處理并做出相應(yīng)反應(yīng)的設(shè)備,它應(yīng)具有信號(hào)識(shí)別、報(bào)警、控制、圖形顯示、事故廣播、打印輸出及自動(dòng)檢測(cè)等功能?;馂?zāi)報(bào)警控制器大體可以分為區(qū)域報(bào)警控制器和中央報(bào)警控制器兩種。某一相對(duì)獨(dú)立的建筑物或建筑群可設(shè)一臺(tái)中央報(bào)警控制器,每臺(tái)中央報(bào)警控制器可管理若干個(gè)區(qū)域報(bào)警控制器。每個(gè)區(qū)域報(bào)警控制器則用于監(jiān)控一個(gè)報(bào)警控制區(qū)域,這一監(jiān)控區(qū)域不宜超過(guò)一個(gè)防火分區(qū),一個(gè)防火分區(qū)往往又分為幾個(gè)火災(zāi)探測(cè)分區(qū);一個(gè)區(qū)域控制器一般控制幾十個(gè)探測(cè)器。當(dāng)探測(cè)到的信號(hào)超過(guò)某一預(yù)設(shè)定的閾值,即認(rèn)為發(fā)生了火災(zāi),然后將火災(zāi)信號(hào)轉(zhuǎn)換為可看見或可聽到的光聲信號(hào),向人們發(fā)出火災(zāi)警告。