俗話說(shuō)，“紙不能包火”。無(wú)論是紙張還是紙制品，它們基本都是由植物纖維所組成的，植物纖維的可燃性使它們遇到火星便會(huì)“一點(diǎn)即著”，繼而釀成火災(zāi)，因此長(zhǎng)期以來(lái)紙制品一直都是消防工作的重點(diǎn)防范對(duì)象。

　　解決火災(zāi)隱患的方法有很多，比如說(shuō)合理的防火布置及定期的安全檢查。不過(guò)要想更直接一點(diǎn)，也可以從源頭開(kāi)始根治，也就是讓紙制品具備較高的阻燃性能——因此阻燃劑在造紙行業(yè)中的應(yīng)用逐漸得到重視，像煙氣過(guò)濾袋、航天航空用紙、可加熱紙餐盒等就是一些比較典型的阻燃紙制品。

　　一、阻燃劑的原理

　　紙張之所以能被點(diǎn)燃，是因?yàn)榧埖某煞种杏欣w維，其中含有碳?xì)溲踉兀?dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)，就可以和空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)放出熱量，這個(gè)過(guò)程表現(xiàn)出來(lái)就是燃燒。

　　因此如果要阻止這個(gè)過(guò)程，阻燃劑至少需要實(shí)現(xiàn)以下的任意一點(diǎn)：①隔離紙面和火焰，防止紙制品與氧氣直接接觸;②降低或消耗燃燒環(huán)境中的氧;③加入的物質(zhì)受熱分解吸收大量熱能，降低燃燒區(qū)溫度。

　　二、阻燃紙的加工方法

　　采用何種工藝和技術(shù)讓紙基材料具有阻燃性，要根據(jù)阻燃劑的性質(zhì)和特點(diǎn)來(lái)決定。下面是幾種目前生產(chǎn)中較常用的阻燃工藝方法。

　　1.用難燃或不燃纖維原料

　　采用特殊的造紙工藝，制造不燃紙或難燃紙，如采用石棉纖維或者玻璃纖維等制造難燃紙或不燃紙。但由于石棉纖維或者玻璃纖維強(qiáng)度都很低，且對(duì)人體健康有害，使用上受到很大限制。

　　2.浸漬法

　　浸漬法適用于水溶性阻燃劑，即把水溶性阻燃劑配成溶液，浸漬到紙中去，經(jīng)加熱干燥后即可制得難燃紙。這種方法要求紙張具有相當(dāng)高的吸收性和濕強(qiáng)度指標(biāo)，不過(guò)得到的阻燃紙耐水性差，吸潮性強(qiáng)，紙容易發(fā)黃變硬。

　　3.涂布法

　　該方法適用于不溶或難溶的阻燃劑。把阻燃劑粉料均勻分散在某種粘結(jié)劑中，制成乳狀涂料，然后用涂布的方法把此涂料涂在紙的表面上，經(jīng)加熱干燥即可得涂布型阻燃紙。為取得良好的阻燃效果，阻燃劑以粒徑小且均勻的為好。不過(guò)這種方法制備的阻燃紙阻燃效果一般。

　　4.內(nèi)添法

　　該方法適用于水不溶性阻燃劑，將阻燃劑于其他填料一起添加到紙漿中去，然后抄造成紙。添加部位比較靈活，只要能夠保證其在漿料中均勻分散就可以了。該方法的優(yōu)點(diǎn)是適用于各種紙的生產(chǎn)，工藝操作簡(jiǎn)單，阻燃劑在紙中的分布比較均勻，故紙的阻燃功能比較均一。缺點(diǎn)是阻燃劑流失比較嚴(yán)重，可以通過(guò)加入合適的助留劑來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

　　三、阻燃劑的種類及機(jī)理

　　阻燃劑種類繁多，按所含阻燃元素的不同，可分為磷系、鹵系、硼系和無(wú)機(jī)元素等幾類。

　　1.磷系阻燃劑

　　紙用阻燃劑的含磷化合物，近年來(lái)常用的有磷酸鹽、磷酸酯衍生物及聚磷酸酰胺等有機(jī)化合物。它們?cè)谌紵隣顟B(tài)下會(huì)生成揮發(fā)性磷化合物和磷酸，以氣體形式?jīng)_淡氧氣和可燃性氣體，起到稀釋作用;同時(shí)磷酸會(huì)變成偏磷酸和多偏磷酸，在燃燒的固相上形成不揮發(fā)的聚合物保護(hù)膜，從而起到阻燃作用。

　　2.鹵系阻燃劑

　　鹵素大多數(shù)均可作為阻燃元素，但由于其穩(wěn)定性和來(lái)源等因素，所以在實(shí)際應(yīng)用中大量使用的是溴系和氯系作阻燃劑。鹵系阻燃劑在燃燒時(shí)受熱分解產(chǎn)生鹵化氫，鹵化氫消耗高分子降解產(chǎn)生的自由基，延緩或中斷燃燒的鏈反應(yīng)。同時(shí)鹵化氫作為一種難燃?xì)怏w(密度大于空氣)，燃燒時(shí)可在紙及紙制品表面形成高濃鹵化氫屏障，降低可燃性氣體濃度，隔絕空氣，最終達(dá)到阻燃目的。

　　3.硼系阻燃劑

　　硼酸鹽的阻燃作用主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：能夠形成玻璃態(tài)無(wú)機(jī)膨脹涂層;能促進(jìn)成炭;能阻礙揮發(fā)性可燃物的逸出;能在高溫下脫水，具有吸熱、發(fā)泡及沖稀可燃物的功效。目前，由于穩(wěn)定性及價(jià)格等因素，硼系阻燃劑以無(wú)機(jī)硼酸鹽和硼酸為主。

　　4.氮系阻燃劑

　　氮系阻燃劑主要是指三聚氰胺及衍生物，另外還有磷酸銨、氯化銨、磺胺酰銨、硫酸膩等。氮系化合物燃燒時(shí)受熱分解后釋放出N2、CO、NH等氣體，阻斷了氧的供應(yīng)，從而達(dá)到阻燃效果。氮系阻燃劑有的可單獨(dú)使用，有的是膨脹性阻燃劑的主要成分。這些阻燃劑無(wú)鹵、低毒、不腐蝕、對(duì)熱和紫外線穩(wěn)定，阻燃效果極佳。

　　5.無(wú)機(jī)阻燃劑

　　與上述阻燃劑相比，在環(huán)保要求日益加強(qiáng)的今天，無(wú)機(jī)阻燃劑其實(shí)具備更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Γ司哂幸种瓢l(fā)煙和氯化氫生成的作用外，它們還能賦予材料無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性，因而被廣泛應(yīng)用。近年來(lái)用于紙的阻燃方面的阻燃劑主要有三水合鋁、氫氧化鎂等。

　　三水合鋁

　　三水合鋁，也就是氫氧化鋁(ATH)，因具有穩(wěn)定性好，毒性低或無(wú)毒，不產(chǎn)生腐蝕性氣體，阻燃效果持久，消煙等特性而得到廣泛應(yīng)用。其分解放出的水蒸氣也可稀釋可燃性氣體，兼有冷卻的作用。另外，氫氧化鋁填充到高聚物里有助于燃燒生成碳化層，覆蓋在紙制品表面，達(dá)到阻燃目的。目前，全球各類阻燃劑的年用量估計(jì)已達(dá)到60萬(wàn)噸，其中三水合氧化鋁約占50%。

　　氫氧化鎂

　　氫氧化鋁是一種環(huán)保型的綠色無(wú)機(jī)阻燃劑，兼具阻燃、抑煙、抗酸以及填充等功能。氫氧化鎂熱分解溫度在340℃左右，比目前常用的無(wú)機(jī)阻燃劑氫氧化鋁高出140℃，可以使添加氫氧化鎂的合成材料能承受更高的加工溫度，利于加快擠塑速度，縮短模塑時(shí)間。此外，氫氧化鎂粒徑一般較細(xì)，對(duì)設(shè)備磨損小，利于延長(zhǎng)加工設(shè)備使用壽命。

　　目前業(yè)界認(rèn)為氫氧化鎂的阻燃和抑煙機(jī)理主要是由于以下幾方面作用：(1)受熱分解釋放出，結(jié)晶水，同時(shí)釋放出大量熱量，從而抑制聚合物材料溫度升高;(2)分解產(chǎn)生的穩(wěn)定的氧化鎂覆蓋于可燃物表面，起到一定的隔熱作用;(3)分解時(shí)產(chǎn)生大量的水蒸氣降低了氣相燃燒區(qū)中可燃物的濃度。不過(guò)由于氫氧化鎂的阻燃效率較低，因此它一般會(huì)與其他阻燃劑一起協(xié)同作用，如氫氧化鋁、紅磷、硼化物等。

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