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川大王玉忠小組高分子材料無鹵阻燃研究取得突破
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隨著科技的發展，塑料、橡膠、纖維等高分子材料已滲透到國民經濟和日常生活的各個角落。高分子材料易燃性的特點，使其在電子電氣、交通、建材及家庭等領域應用時的防火安全問題日益突出。
2010年11月15日，上海靜安區膠州教師公寓起火，這座28層住宅很快被大火與濃煙包圍，逃生與救援變得十分困難，該事故共造成58人死亡，70人受傷，56人失蹤。事后，國務院成立的調查組在現場發現大量違規使用的尼龍網、聚氨酯泡沫等高分子易燃材料。
“如果在這些高分子材料中引入有效的阻燃劑，使材料達到阻燃級別，火災造成的危害不會那么嚴重。”王玉忠對《科學時報》記者說。
絕大部分有機高聚物材料自身不具備阻燃元素和結構，需要通過物理或化學反應的方式在材料中引入阻燃劑。
阻燃劑是高分子材料阻燃的關鍵。原則上，能夠阻止有機高聚物材料燃燒的物質都可選作阻燃劑。但實際上，除阻燃性外，阻燃劑還必須具備：熱分解溫度要高于高聚物的加工溫度、與高聚物相容性好、對其阻燃對象的其他性能無嚴重不良影響、燃燒時不釋放有毒和腐蝕性氣體、生產成本低等條件。
“含鹵素（如含溴）的阻燃劑對許多高分子材料的阻燃效果比較好，但有些含鹵阻燃劑在材料燃燒時會產生大量有毒煙霧和腐蝕性氣體，造成二次危害。”王玉忠介紹說。
火災中死亡的人當中，真正被燒死的占少數，絕大多數是因吸入有害物質窒息而死。歐盟頒布的《關于限制在電子電器設備中使用某些有害成分的指令》已限制了某些含鹵阻燃劑的使用。
然而，受性能和成本影響，在過去市場上無鹵阻燃劑的使用范圍并不廣泛。
“單純強調阻燃性而不考慮材料其他性能沒有任何意義，必須把阻燃性與材料的其他性能相協調。”王玉忠告訴《科學時報》記者說。
一種好的阻燃劑至少應考慮對材料阻燃的高效性、對材料其他性能負面影響小、對人體無害或低害以及可以接受的成本等。
由于不同的高分子材料在高溫或燃燒時的熱分解和燃燒機理是不同的，因此必須使用與之相適應的阻燃劑才能發揮阻燃作用。例如，聚烯烴類高分子材料，在燃燒時能產生有效捕捉氫自由基和氫氧自由基物質的含溴阻燃劑是最有效的阻燃劑。而無鹵阻燃劑要實現對其阻燃，需要添加更多的量，這就使得無鹵與阻燃的高效相矛盾。
此外，高分子材料阻燃還面臨著許多其他難題，比如，賦予材料阻燃性與保持或提高材料的其他性能相矛盾；玻纖的“燭芯效應”與阻燃劑效率降低之間的矛盾等。
針對聚烯烴類高分子材料的無鹵化必然導致阻燃效率低的矛盾，王玉忠設計合成了無鹵的線形和支化/超支化高分子高效成炭劑，并制備了具有催化脫氫成炭的金屬絡合物構成的新型膨脹阻燃體系，大幅度提高無鹵阻燃體系的阻燃效率，同時還具有顯著的抑煙作用。
為解決提高阻燃性與保持力學性能之間的矛盾，王玉忠設計合成了一系列高阻燃性無鹵熱致液晶高分子，利用液晶高分子在力場作用下易在高分子基體中“原位”形成微纖的性質，在加工過程中在被阻燃高分子材料中形成微纖，既起到增強作用，又起到阻燃作用。
另外，王玉忠設計合成了與玻纖具有較好相互作用的支化和可交聯大分子阻燃劑，在玻纖增強的高分子體系中應用時，可降低玻纖的導熱和導氣作用，顯著降低了玻纖的“燭芯效應”對體系阻燃性的負面影響，并改善了材料力學性能。
在解決一些高分子材料兼具阻燃性和抗熔滴性方面，王玉忠也作了有益探索，取得較大進展。
早在1987年，王玉忠就開始瞄準聚酯纖維的無鹵阻燃研究。選擇聚酯纖維作為阻燃對象，是因為人們所用的紡織品絕大多數都是合成纖維，而聚酯纖維占合成纖維總量的百分之七十以上。“聚酯纖維的無鹵阻燃問題解決了，也就等于解決了大部分的合成纖維紡織品的阻燃問題。”
經過20多年的潛心鉆研，王玉忠帶領的團隊十年磨一劍，在聚酯纖維的無鹵阻燃研究、聚烯烴通用塑料和一些工程塑料等典型高分子材料無鹵阻燃化關鍵技術方面取得了突破，相關成果于2001年、2010年分獲國家科技進步二等獎和國家技術發明獎二等獎。
目前，王玉忠在國際學術刊物上已發表上百篇與無鹵阻燃研究相關的學術論文，且多次在國際阻燃學術會議上作大會特邀報告，還申請與無鹵阻燃有關的發明ZL30余項，ZL成果在多家企業實施，產品獲得了20多個國外權威機構的檢測認證。據不完全統計，該成果已累計創造20多億元的經濟效益。
面對取得的成績，王玉忠仍保持著清醒的頭腦。“雖然研究了這么多年，但很多高分子材料阻燃的機理并沒有完全搞清楚。”王玉忠舉例說，高分子材料品種很多，不同品種有不同的機理，沒有一種萬能阻燃劑能夠解決所有高分子材料的阻燃問題。要實現絕大多數高分子材料的無鹵阻燃，還需對高分子材料的阻燃進行系統而深入的基礎研究。
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