除少數(shù)合成橡膠外，大多數(shù)合成橡膠制品與天然橡膠一樣，都是易燃或者可燃材料。目前主要采用添加阻燃劑或阻燃填充劑的方法及與阻燃材料共混改性來提高阻燃性。另外，聚合時在單體中引人阻燃基團也是阻燃技術(shù)中的有效方法，提高橡膠制品的交聯(lián)密度對阻燃也有好的影響。橡膠的阻燃技術(shù)簡單介紹如下：
1、烴類橡膠
烴類橡膠包括NR、 SBR、 BR、 IIR、 EPR、 EPDM等。NBR雖不屬于烴類橡膠，但其阻燃技術(shù)與烴類橡膠極為相似，故歸人烴類橡膠處理。
烴類橡膠的氧指數(shù)大約在19~21之間，熱分解溫度范圍為200-500°C，其耐熱及阻燃性一般較差，燃燒時的分解產(chǎn)物大部分都是可燃性氣體。此類橡膠的阻燃常采用的技術(shù)如下。
與阻燃高聚物共混如與聚氯乙烯、氣化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯等高聚物共混，可適當提髙烴類橡膠的阻燃性。在共混時要注意考慮相容性及共交聯(lián)問題。
添加阻燃劑這是烴類橡膠提髙阻燃性的重要途徑，并利用阻燃劑的并用協(xié)同效應(yīng)來進一步提高阻燃效果。常用的阻燃劑多為有機鹵類阻燃劑，其中全氯環(huán)戊癸垸、十溴聯(lián)苯醚、氯化石蠟等使用得較多。并用的無機阻燃劑以三氧化二銻居多，其次還有硼酸鋅、水合氧化鋁、氣化銨等。使用時注意含鹵阻燃劑中不能含有游離鹵，因為在加工過程中，游離鹵會腐蝕設(shè)備和模具，對橡膠的電性能和老化性能有不良影響。此外要注意阻燃劑的用量對橡膠力學性能的不良影響。
添加阻燃性無機填料如碳酸鈣、陶土、滑石粉、白炭黑、氫氧化鋁等，以盡可能減少可燃有機物質(zhì)的比例。碳酸鈣、氮氧化鋁分解時具有吸熱效應(yīng)。這種方法會降低膠料的某些物理機械性能，填充量不能太大。
提髙橡膠的交聯(lián)密度試驗證明，提高橡膠的交聯(lián)密度可提高其氧指數(shù)。因而可提高橡膠的阻燃性。這可能是由于膠料熱分解溫度提高所致。這種方法已在乙丙橡膠中得到應(yīng)用
2、含鹵橡膠
含鹵橡膠中均含有鹵元素，氧指數(shù)一般在28-45之間，F(xiàn)PM的氧指數(shù)甚至達到65以上。一般含鹵橡膠中的鹵素含量越高，其氧指數(shù)越高。這類橡膠本身具有較高的阻燃性，離火自熄。因此其阻燃處理要比烴類橡膠容易。為進一步提高含鹵橡膠的阻燃性，通?？刹捎锰砑幼枞紕┑姆椒?。
3、雜鏈橡膠
這類橡膠中最有代表性的是二甲基硅橡膠，其氧指數(shù)為25左右。其實用的阻燃途徑是提髙其熱分解溫度、增加熱分解時的殘渣、減緩可燃性氣體的產(chǎn)生速度等。
橡膠阻燃的必要性
隨著科技不斷進步，橡膠產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。電線電纜、橡膠繩、輸送帶、膠管、導風管、橡膠帶，以及電子電器工業(yè)使用的橡膠制品，在阻燃性能和力學性能方面都要符合相應(yīng)的國標要求。對橡膠制品阻燃性能的要求也越來越高，阻燃橡膠的開發(fā)和應(yīng)用變得尤為重要。
橡膠的種類較多，各種橡膠的燃燒性能不同，大部分橡膠的氧指數(shù)較低，而且分解溫度較低，很容易發(fā)生燃燒。所以，研究橡膠燃燒特性，加入阻燃劑或改善橡膠本身的燃燒性能成為制備阻燃橡膠的主要途徑。
橡膠阻燃的幾種重要途徑
阻燃主要途徑是減緩熱分解、阻斷燃燒過程，具體的幾種阻燃途徑如下：
1.加入一種或幾種物質(zhì)，改變橡膠的熱分解行為，使制備的橡膠熱分解溫度變高，并減少分解產(chǎn)生的可燃性氣體。
2.加入的物質(zhì)能夠在受熱時，產(chǎn)生不燃性氣體，或產(chǎn)生隔絕O2的粘稠物質(zhì)，或受熱時能夠吸收熱量，使不能滿足燃燒三要素（可燃物、氧氣、達到燃點）。
3.加入可以捕獲HO·的物質(zhì)，中斷鏈式反應(yīng)，使火焰?zhèn)鞑ソK止。
4.改變橡膠分子鏈的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)，提高熱分解能力或者使其自身具有阻燃性。
由于橡膠與各種添加劑之間具有較好的相容性，因此添加各類阻燃劑仍是目前橡膠阻燃改性的重要手段。
橡膠阻燃劑的阻燃效應(yīng)和阻燃機理
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阻燃劑發(fā)揮阻燃作用的主要原因是在高聚物燃燒的過程中能夠阻止或抑制其物理的變化或氧化反應(yīng)。能夠具有如下一種或多種阻燃效應(yīng)的化合物，均可作為阻燃劑。
1.吸熱效應(yīng)
化合物受熱分解或釋放出結(jié)晶水或脫水，因其吸熱而使材料的溫度上升受到抑制，從而產(chǎn)生阻燃效應(yīng)，稱為吸熱效應(yīng)。如硼砂、氫氧化鋁、碳酸鈣等因此而起到阻燃作用。
2.覆蓋效應(yīng)（隔絕效應(yīng)）
阻燃劑在較高溫度下生成穩(wěn)定的覆蓋層或分解生成泡沫狀物質(zhì)，覆蓋于高聚物表面，使高聚物材料因熱分解而產(chǎn)生的可燃性氣體難以逸出，并對材料起隔熱和隔絕空氣的作用，從而達到阻燃的效果。如磷酯類化合物和防火發(fā)泡涂料等。
3.稀釋效應(yīng)
其作用機理是在受熱分解時能夠產(chǎn)生大量的不可燃性氣體，使高聚物材料所產(chǎn)生的可燃性氣體被稀釋而達不到可燃的濃度范圍。如CO2、NH3、HCl、H2O等可作為稀釋氣體。磷酸銨、氯化銨、碳酸銨等在加熱時能產(chǎn)生這種不燃性氣體。
4.抑制效應(yīng)
這是一類能夠切斷著火燃燒自由基連鎖反應(yīng)的抑制劑。這類物質(zhì)可以與·OH反復反應(yīng)而生成H2O，切斷了自由基的反應(yīng)鏈，抑制氧化反應(yīng)發(fā)生，使其不至于激烈到起火的程度，即它在強烈的熱源環(huán)境下，著了火也會在外熱源離開后，因熱量少而不能維持燃燒，離火自熄。常用的溴類、氯類等有機鹵素化合物就有這種抑制效應(yīng)。
5.轉(zhuǎn)移效應(yīng)
其作用是改變高聚物材料熱分解的模式，從而抑制可燃性氣體的產(chǎn)生。例如，利用酸或堿使纖維素產(chǎn)生脫水反應(yīng)進而分解成為炭和水，而不是可燃性氣體，這樣也就不能著火燃燒了。氯化銨、磷酸銨等的阻燃劑就屬于這類。
6.協(xié)同效應(yīng)
這里主要是阻燃劑的并用。有些化合物單獨使用無阻燃效果或效果不大，采取并用能增強阻燃效果。如三氧化二銻與鹵素化合物并用，可大大提高阻燃效率，而且能減少阻燃劑的總用量。
材料阻燃測試方法有如下幾類：
1、氧指數(shù)
概念：在規(guī)定的條件下，材料在氧氮混合氣流中進行有焰燃燒所需的最低氧濃度，通常用以氧所占的體積百分數(shù)的數(shù)值來表示。氧指數(shù)高表示材料不易燃燒，氧指數(shù)低表示材料容易燃燒。
常用標準：GB/T 2406.2、ASTM D2863、ISO 4589-2、JIS K7201-2。
2、水平燃燒
概念：可針對塑料板、橡膠板、發(fā)泡材料等進行水平方向的燃燒（常見水平燃燒級別：HB、HB40、HB75、HBF、HF-1、HF-2）。
常用標準：UL94、ASTM D635、GB/T 2408 方法A、ASTM D4986、ISO9772。
3、垂直燃燒
概念：可針對塑料板、橡膠板、發(fā)泡材料、薄膜材料等垂直方向進行燃燒（常見垂直燃燒級別：V-0、V-1、V-2、VTM-0、VTM-1、VTM-2、FV0、FV1、FV2、VW-1）。
常用標準：UL94、GB/T 2408 方法B、ASTM D3801、GB/T 4609、ASTM D4804、ISO 9773、UL 1581、UL 2556。
所謂“阻燃”，不是指材料在接觸火源時完全不會燃燒，而是使材料在火焰中的可燃性降低，蔓延速度減緩，不形成大面積燃燒。離開火焰后能很快自熄，不再燃燒或陰燃。
阻燃膠用途
阻燃膠主要用于各類防火門、窗的邊界接縫；要求阻燃的墻壁和地面間的管道和電纜；幕墻工程各層的阻燃密封；賓館、酒店、影劇院、各類電梯和要求鋪設(shè)消防器材、管道等公共場所的阻燃密封。各類門窗玻璃的阻燃密封。玻璃、大理石、鋁板等幕墻填縫密封。電子、電器元件固定及阻燃密封以及其他多種阻燃密封用途。
阻燃等級
HB：UL94標準中最低的阻燃等級。要求對于3-13毫米的樣品。燃燒速度小于40毫米每分鐘；小于3毫米厚的樣品，燃燒速度小于70毫米每分鐘；或者在100毫米的標志前熄滅
V-2：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在60秒內(nèi)熄滅?？梢杂腥紵锏粝?。
V-1：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在60秒內(nèi)熄滅。不能有燃燒物掉下。
V-0：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試后，火焰在60秒內(nèi)熄滅。不能有燃燒物掉下。
VW-1：對樣品進行反復5次15秒的燃燒測試后，余火焰不可超過60秒鐘，試樣不可燒損25%以上，墊在底部的外科用棉不可被落下物引燃。
橡膠的阻燃方法
（1）以物理方式加入在氣相或凝聚相或同時在兩相發(fā)揮阻燃功效的阻燃劑，且通常是采用由多種阻燃劑組成的復合協(xié)效阻燃系統(tǒng)；
（2）加入成炭劑及成炭催化劑，以提高橡膠在高熱下的成炭率；
（3）與其他高聚物（包括橡膠）共混改性；
（4）以物理或化學手段，提高橡膠的交聯(lián)度；
（5）與納米無機物復配成橡膠/無機物納米復合材料；
（6）在橡膠大分子中引入阻燃元素（鹵、磷、氮等）制備本質(zhì)阻燃橡膠。但在現(xiàn)階段，阻燃橡膠仍以第一種方法為主，第二種及第三種方法也時有采用，但后面三種方法，或者由于工藝，或者由于成本，或者由于其他原因，尚處于實驗室研究階段。
主要阻燃劑及其阻燃機理
1、無機阻燃劑
?。?）水合金屬氧化物主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化錫等，其中以氫氧化鋁的吸熱效應(yīng)最大，阻燃效果好。其阻燃作用主要是吸熱效應(yīng)，生成的水蒸氣還能起隔絕效應(yīng)。這類阻燃劑的最大優(yōu)點是無毒，不會生成有害氣體，還可減少燃燒過程中CO的生成量，起消煙劑作用。最大缺點是分解溫度低，應(yīng)用時使用量大，只能用于加工溫度較低、物理機械性能要求不高的高聚物材料的阻燃。此外，氫氧化鎂易吸收空氣中的CO2，生成碳酸鎂，使制品產(chǎn)生白點。
?。?）硼化合物與鉬化合物這類阻燃劑中主要有硼酸、水合硼酸鋅、鉬酸鋅、鉬酸鈣、鉬酸銨等。其中水合硼酸鋅的阻燃效果最好。該類阻燃劑在較低溫度下熔融，釋放出水并生成玻璃狀覆蓋層，在燃燒過程中起隔絕、吸熱及稀釋效應(yīng)。硼類阻燃劑與鹵系阻燃劑有協(xié)同效應(yīng)。由于分解溫度低，不能用于加工溫度高的高聚物阻燃
?。?）硅類化合物這類阻燃劑在燃燒時能生成玻璃狀的無機層（Si0）并接枝到高聚物上，產(chǎn)生不燃的含碳化合物，形成隔氧膜而抑制燃燒，同時還能防止高聚物受熱后的流滴。其燃燒時不產(chǎn)生火焰、CO及煙，而且還具有補強作用。因此，這是一類極有開發(fā)前景的非鹵素阻燃劑。
?。?）膨脹型石墨這是一類新開發(fā)的無機阻燃劑美國已商品化。它能起隔絕效應(yīng)，與紅磷有良好的協(xié)同效應(yīng)，兩者常同時使用
（5）三氧化二銻三氧化二銻在不含鹵高聚物中阻燃作用很小，一般不單獨用作阻燃劑，在含鹵高聚物中有較好的阻燃作用，與鹵系阻燃劑并用有較好的協(xié)同效應(yīng)
2、有機阻燃劑
（1）有機鹵系阻燃劑有機鹵系阻燃劑是目前用量最大的有機阻燃劑，主要是溴、氯化合物。溴化物雖然有毒，但其阻燃效果比氯化物好，用量少，很受用戶歡迎。同一鹵素不同類型的化合物，其阻燃能力不同，其大小順序為:脂肪族＞脂環(huán)族＞芳香族
脂肪族與高聚物的相容性好，但熱穩(wěn)定性差；芳香族熱穩(wěn)定好，但相容性差。含有醚基的芳香族鹵化合物與高聚物的相容性好，熱穩(wěn)定性高，用量急劇增加。溴系阻燃劑中最常用的是十溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A。氯系阻燃劑中較常用的是氯化石蠟及全氯環(huán)癸烷。近幾年還開發(fā)了系列高分子量鹵素阻燃劑，如四溴雙酚A碳酸酯低聚物、四溴雙酚A環(huán)氧低聚物等，應(yīng)用前景看好。
鹵系阻燃劑在分解時產(chǎn)生鹵化氫不燃性氣體，具有稀釋效應(yīng)和覆蓋效應(yīng)。更重要的是，鹵化氫能與燃燒過程中產(chǎn)生的·H反應(yīng)，抑制高聚物燃燒的連鎖反應(yīng)，起抑制效應(yīng)。從而使該類阻燃劑具有非常好的阻燃效果。溴類阻燃劑的阻燃效果優(yōu)于氯類阻燃劑，主要原因在于HCl與·OH的反應(yīng)速度較HBr與·OH的反應(yīng)速度慢
?。?）有機磷系阻燃劑目前，商品化的主是磷酸酯類，如磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三甲苯酯（TCP）、磷酸甲基甲苯酯（CDP）、磷酸三（2，3二溴丙）酯及磷酸三（2，3二氯丙）酯等。新開發(fā)的品種有季磷鹽、磷腈化合物及其聚磷酸酯，耐高溫性好，但阻燃效果不及前品種，尚未商品化。該類阻燃劑的阻燃機理可概括如下。
在燃燒時，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液態(tài)膜，起到覆蓋效應(yīng)。同時，磷酸進一步脫水生成偏磷酸，偏磷酸進一步縮合生成聚偏磷酸，使高聚物脫水而炭化，改變了高聚物燃燒過程的模式，并在其表面形成炭膜，以隔絕空氣和阻止可燃性氣體的產(chǎn)生，從而發(fā)揮更強的阻燃效果。這類阻燃劑對含氫氧基的高聚物如纖維素、聚氨酯、聚酯等有良好的阻燃效果，而對不含氧的聚烯烴類高聚物阻燃效果較小
?。?）有機氮類阻燃劑該類阻燃劑在燃燒后生成可以使高聚物脫水及炭化的硝酸，從而起到轉(zhuǎn)移效應(yīng)。主要應(yīng)用于含氧高聚物的阻燃。而對烴類高聚物的阻燃效果不明顯。代表產(chǎn)品有三聚氰胺及其衍生物
?。?）復合型阻燃劑有機磷/氮膨脹型阻燃是20世紀90年代阻燃劑開發(fā)的一個熱點。它是一種同時含有有機磷、有機氮的阻燃劑，可以是單一化合物（單體型），也可以是由兩種以上的化合物組成（復合型），均為磷酸酯及其衍生物與含氮阻燃劑的混合物，如磷酸酯與三嗪衍生物、有機胺的縮合物及聚磷酸銨的衍生物等。它的阻燃機理是在燃燒時能在高聚物表面生成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，起隔絕及吸熱效應(yīng)。這類阻燃劑阻燃效果好，消煙并能防止流滴，低毒，具有相當大的開發(fā)前景。
3、阻燃劑并用
有機磷系阻燃劑和有機鹵系阻燃劑并用，有極好的協(xié)同效應(yīng)。這是由于磷系阻燃劑是在液相和固相中發(fā)揮效果，而鹵系燃劑是在氣相中發(fā)揮效果。兩者并用可以發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。同時磷與鹵反應(yīng)生成PX3、PX5、POX3等鹵磷化合物比鹵化氫重，揮發(fā)和散失困難，具有更大的覆蓋效應(yīng)。磷、氯阻燃劑并用的協(xié)同作用比磷、溴低些。此外，無機的三氧化二銻與鹵系阻燃劑并用有協(xié)同效應(yīng)是因為三氧化二銻在鹵化物存在的情況下，燃燒時所生成的SbCl3、SbBr3等鹵化銻的密度很大，覆蓋在高聚物表面起覆蓋效應(yīng)，在氣態(tài)時也可捕捉自由基，具有抑制效應(yīng)。鹵素化合物與硅粉并也可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，其原理類似于鹵素化合物與磷系化合物并用。磷化合物與氮化合物并用，由于氮化合物能夠加速燃燒過程中多聚磷酸的形成，它既有助于泡沫層的形成，又能防止磷化合物隨燃燒氣體逸散，因而可起協(xié)同效應(yīng)。磷/氮膨脹型復合阻燃劑便是基于這個原理開發(fā)的。
常見的阻燃產(chǎn)品介紹
環(huán)保型阻燃橡膠瀝青材料
目前隨著經(jīng)濟社會的大發(fā)展，道路工程技術(shù)得到長遠發(fā)展，在不利地形中隧道的應(yīng)用越來越多。但由于隧道內(nèi)相對封閉的環(huán)境，當發(fā)生事故引起災時，將對車輛及乘客造成嚴重的傷害。阻燃瀝青在此背景下受到關(guān)注，目前阻燃瀝青仍以向瀝青中摻加阻燃劑的濕法工藝為主，該種工藝下的阻燃瀝青性能均勻優(yōu)異，可以充當阻燃的不良導體。添加阻燃劑后，路面更不易燃燒，煙氣排放量大大降低，有助于行車安全。目前常見的 SBS 阻燃改性瀝青混合料成本高昂，仍需尋找合適的改性替代品。近些年廢舊輪胎固棄物處理方式之一的橡膠瀝青得到了越來越多的研究，該方法利用廢舊輪胎粉末作為基質(zhì)瀝青改性劑，得到了性能優(yōu)異的新型改性瀝青，路用性能良好，環(huán)保效益突出。同時膠粉由于具有一定的 “惰性”，在高溫瀝青介質(zhì)中化學不活潑，因此考慮摻入適量阻燃劑可以得到一種阻燃瀝青。
汽車內(nèi)飾材料阻燃性，有哪些測試標準？
汽車內(nèi)飾材料的種類較多，大體可分為五種：皮革類、橡膠類、塑料類、化纖類以及復合材料類。這些材料均屬于易燃或可燃性材料。
同時，內(nèi)飾材料一般分布在汽車頂棚、地墊、車門內(nèi)襯、座椅、安全帶、行李艙等部位，與人體接觸緊密，在發(fā)生火災時，這些材料的燃燒可對人體造成較大的損傷。
汽車內(nèi)飾材料阻燃通常有哪些方法呢？
對于汽車內(nèi)飾材料的阻燃而言，皮革和橡膠類材料一般只做表面涂層，即在皮革和橡膠制品表面噴涂一層阻燃劑。塑料類制品一般通過添加阻燃成分進行共混改性制成。
內(nèi)飾材料阻燃性能的常用指標
衡量汽車內(nèi)飾材料的阻燃性能，一般通過內(nèi)飾材料燃燒性能指標來體現(xiàn)。以下為內(nèi)飾材料阻燃性能的常用指標：
極限氧指數(shù)
極限氧指數(shù)是指聚合物在氧和氮混合氣體中當剛能支撐其燃燒時氧的體積分數(shù)濃度，是表征材料燃燒行為的常用指數(shù)。
氧指數(shù)高表示材料不易燃燒，氧指數(shù)低表示材料容易燃燒。一般認為氧指數(shù)<22屬于易燃材料，氧指數(shù)在22-27之間屬可燃材料，氧指數(shù)>27屬難燃材料。
熱釋放性能
包括熱釋放速率、總熱釋放量、熱重損失等。一般通過可燃物燃燒過程的質(zhì)量損失、放熱效果等方面衡量其燃燒性能，如TG、DTA、DSC測試。
發(fā)煙量
用透過煙的光強度衰減量描述的煙密度來度量。發(fā)煙量越大，對火災中人員的救助和滅火越不利。
最后，附上相關(guān)內(nèi)飾材料燃燒性能測試標準及方法：
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