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[摘要]在研究生培養方案中，專業課的選擇對于研究生的培養至關重要，起到奠定堅實專業基礎知識的作用。當今傳統的單一領域學科的課程難以滿足新形勢下研究生對于專業知識的渴求，尤其是國家已將“新材料”列入科技發展的重點規劃中，而阻燃又被制定為“新材料”的兩個重要方向之一。阻燃防火材料方向的學習內容分主要有基礎理論、前沿研究及潛在應用。因此，在安全工程課程中，要著重培養研究生對于新材料的認識及動手操作能力，在阻燃防火材料的研制中做出突破性進展。

[關鍵詞]安全工程；研究培養；阻燃；防火；機械專業

隨著現今科學技術大飛躍式前進，交叉領域已然成為新興且重要的科技研究及應用的發展大趨勢。“新材料”作為高新技術的基礎和先導，已與生物和信息共同成為二十一世紀最重要及最具發展潛力的領域[1]。與傳統材料類似，新材料可以以結構、組成、功能和應用等多種角度分類，其中，不同分類間可相互交叉、嵌套。目前較為認可的新材料領域分類有以下幾種：特種金屬功能材料、高端金屬結構材料、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、高性能復合材料、前沿新材料[2]。而按照應用分則為阻燃和低碳。最近幾年，隨著人民生活與環境的日益提高，隨著不斷健全的法律法規以及不斷提高的安全意識，阻燃防火材料的需求也逐漸提升，建筑與紡織的阻燃聯合悄然興起。阻燃防火材料已成為不可或缺的世界組成之一。當今傳統的單一領域學科的課程難以滿足新形勢下研究生對于專業知識的渴求，尤其是國家已將“新材料”列入科技發展的重點規劃中。而阻燃又被制定為“新材料”的兩個重要方向之一，也是相關專業機構和科研人員不斷追求的目標。火災與可燃物和周圍環境息息相關，尤其是紡織、皮革、家具、建筑等領域[3]。木器和紡織品均屬于火災高發頻發的領域，在使用過程中如未經過阻燃處理，必然會成為引發火災的安全隱患。紡織材料燃燒會釋放毒性、腐蝕性氣體，給人們的生命財產帶來嚴重威脅；建筑火災大都由大量的室內易燃可燃物造成，易引發火勢蔓延。通過改性木器漆、紡織整染涂料、紡織面料、建筑材料等，能夠阻止或延緩火災蔓延擴大，最大限度降低火災危害。研究生是國家科技發進步的棟梁，研究生在校期間的科研能力培養對于其開發阻燃防火材料具有重要的意義和前景。在阻燃防火材料方向研究生的科研能力培養過程中，筆者主要就制定課題方向及阻燃材料的合成表征提出個人的幾點建議及意見，以供相關領域的導師及學生提供一定的可行參考及指導。

1課題制定的指導

燃燒是一種發光放熱的化學反應，其反應具備三個必然要素：可燃物、著火源及助燃物(氧)。絕大多數紡織品都屬于有機可燃物，很多塑料、橡膠、木器也屬于易燃有機物。因此，阻止其被燃燒和持續性燃燒，就必須對有機原材料或者成型制品表面進行改性，隔絕熱傳遞、抑制燃燒。阻燃防火材料通常分有機和無機兩個主要方向[4]。筆者長期從事阻燃有機材料研制，故更多的探討關于有機方向課題的制定。有機阻燃防火材料更多為阻燃涂料、阻燃纖維、阻燃塑料、阻燃橡膠、阻燃劑等。涂料應用領域主要包括建筑、木器家具、紡織皮革等，交聯阻燃涂料的阻燃性能、力學性能和熱穩定性優異，可以滿足以上領域對阻燃性能的需求。此外，世界各國對環境友好型阻燃材料的需求日益上升。鹵系阻燃材料的性能非常優異，在早期的阻燃研究中占具重要地位。但是，鹵系阻燃材料在燃燒時會產生大量的煙及腐蝕性、有毒氣體，這使由低毒的無鹵阻燃材料受到廣泛關注[5-6]。

1.1課題方向

不同材料、不同用途，對阻燃防火的要求不同，即對無鹵阻燃劑及無鹵阻燃材料選擇有要求。理想的無鹵阻燃劑及無鹵阻燃材料阻燃效率高、對環境友好，且與被阻燃基材相容，還需具有熱穩定性、光穩定性、簡單工藝、原料易得、成本低廉。實際上，沒有一種無鹵無鹵阻燃劑及無鹵阻燃材料能夠同時滿足以上要求。添加型阻燃材料會有揮發、溶出、遷移和滲出等問題。反應型阻燃材料通過化學反應將阻燃結構單元接入到聚合物分子鏈，從而彌補添加型阻燃材料的不足。一般來說，用納米無機阻燃劑改性的阻燃材料若含有過多的納米無機阻燃劑，會損害阻燃材料的性能。磷-氮系阻燃劑制備出的阻燃材料雖然阻燃性好、無毒、低煙、無污染，但成本高。膨脹型阻燃劑能夠提供給阻燃材料優異的性能，但在表面整理中需要對膨脹型阻燃劑改性，才能得到穩定涂料。

1.2阻燃機理

阻燃劑與燃燒有著密切的關系。提高紡織、木器、建筑等本身的氧指數，通過添加阻燃劑對其參與燃燒的階段加以抵制，隔絕熱量傳遞，阻斷或減緩燃燒，使燃燒化學反應停止。通過實驗證明：氧指數越高，阻燃效果越好。反應型鹵系阻燃材料的阻燃性能非常優異，但在燃燒時會產生大量的煙以及含鹵素的腐蝕性有毒氣體。反應型無鹵阻燃材料不僅具有很好的阻燃性能，還具有很好的綜合性能。其中，反應型有機磷系阻燃材料的綜合性能尤為突出[7]。在燃燒時，反應型有機磷系阻燃材料受熱分解產生磷酸和偏磷酸，后又受熱縮合產生聚磷酸和聚偏磷酸，形成非燃液態膜覆蓋在殘炭表面起到保護作用。同時，非燃液態膜是很強的脫水劑，可使材料脫水炭化生成致密且無空洞的磷-碳層，隔絕熱量和氧氣，最終阻止炭層繼續燃燒。此外，磷-氮系阻燃也是目前較為流行的阻燃機理，例如含三聚氰胺及其鹽類的阻燃劑大都具有膨脹成炭的功能，在熱分解時釋放出CO2、N2及NH3等產物，無鹵化氫產生，其熱穩定性也較高。

1.3目前難點

在建筑、木器家具、紡織皮革這些領域應用的阻燃材料，不僅需要優異的阻燃性，還需具有多功能性，例如發光、紫外光屏蔽、啞光、高光、疏水、溫度敏感等功能性。目前，滿足不同領域的多種需求的多功能性阻燃材料還處于研制初期階段。根據當前可持續發展及環境友好的研究趨勢中，可在課題制定中根據以下難點開展研究：第一，對改性阻燃材料的阻燃劑使用單一；第二，缺少具有特殊背景應用領域的阻燃材料；第三，阻燃材料的阻燃效率及效果還需進一步提高。

2研究能力的培養

通過對燃燒基本知識的學習研究，使學生掌握燃燒理論知識，認識紡織材料的燃燒性能及各項物理化學指標，尤其弄清楚阻燃防火材料的合成機理，研究生的能力培養夯實基礎。阻燃防火材料的制備方法眾多，共混復配型阻燃防火材料主要通過物理添加的方式進行改性，工藝簡單，但阻燃效果不佳。而反應型阻燃防火材料則需要將阻燃劑作為反應單體聚合到聚合物分子鏈上，進行本質阻燃改性，雖然合成工藝較復雜，但阻燃效率高且久。根據阻燃劑改性聚合物分子鏈段部位的不同，還可分為軟段改性法、硬段改性法和軟硬段共改性法。

2.1阻燃防火塑料、橡膠及纖維

添加型阻燃防火塑料及纖維是將阻燃劑加入到原母料中物理共混所得。無鹵添加型阻燃防火塑料及纖維的阻燃劑一般都為無機納米材料，如納米蒙脫土、納米二氧化硅及硅酸鹽。通常，加入無機納米材料后，能夠帶來無機納米材料本身的一些特性，如剛性大、耐熱性好和耐化學品性好等。其不僅能夠提高阻燃性，也能夠提高阻燃防火塑料及纖維的力學性能和熱穩定性。目前，除了加入無機納米材料之外，由于無需添加另外碳源，顯著減少固體的添加量，使得阻燃防火材料的外觀性能更好，因此膨脹型阻燃劑也逐漸的受到重視，如高聚合度聚磷酸銨(APPⅡ)、三聚氰胺(MA)及其鹽類。

2.2阻燃防火涂料及粘合劑

根據組成類型，阻燃防火涂料及粘合劑可以分為單組分、雙組分和超支化型。單組分阻燃防火涂料及粘合劑是將軟段和硬段以嵌段式結合構成，阻燃劑參與合成反應。雙組分阻燃防火阻燃防火涂料及粘合劑由阻燃羥基組分和異氰酸酯組分組成。對于阻燃羥基組分，其結構可控、易設計、制備過程與單組分阻燃防火阻燃防火涂料及粘合劑的合成類似。對于異氰酸酯組分，其結構固定，若結構單元上含有阻燃元素，可在受熱時釋放不可燃氣體。雙組分阻燃防火阻燃防火涂料及粘合劑不僅具有單組分阻燃防火阻燃防火涂料及粘合劑的優點，還具有很好的熱穩定性。超支化阻燃防火涂料及粘合劑一類具有高度支化結構的大分子，且有無纏繞、非結晶性等特點，在黏合劑、油墨及涂料等方面具有應用價值，對阻燃劑的利用效率高。

3結語

安全是人們追求幸福生活的基本訴求，培養針對交叉領域領域的研究生也是勢在必行。阻燃防火材料在不斷地發展。在未來，無鹵阻燃防火材料仍在安全工程中占具重要地位，在紡織、家具、汽車、航空航天等領域的應用不斷提升。通過培養研究生對于阻燃防火材料的認知及制備能力，有利于安全工程的研究發展以及順利從事安全領域的相關工作，保障人們生命財產安全。

作者：尹絢 孫黎黎 朱桂丹 單位：北京化工大學機電工程學院 山東省青島市市北區消防大隊 昌吉學院