01 型材和复合材料

与木材或金属等其他材料相比，塑料更为耐用，也更易维护（耐腐蚀、易清洗和易维修）。因此，过去几十年来，在建筑施工领域，塑料的使用量在不断增加中。

其中增强塑料（复合材料）发展迅速，应用领域不断拓展，在越来越多的领域取代了传统建筑材料。含玻璃（或碳）纤维的热固性复合材料具有比强度高、耐久性卓越的特点，越来越广泛用于建造轻质的承重构筑物，例如，桥梁、人行天桥甚至阳台。

另外热塑性木塑复合材料也是一类新兴材料，也正在越来越广泛的应用于建筑施工行业。这类材料兼具木材的美学特性和塑料的物理性能，并且在很大程度上可用回收再生材料制造，满足了客户对减少产品环境足迹的需求。在建筑行业，采用热塑性和热固性复合材料取代传统材料正在成为一种趋势，这些复合材料再现天然材料的美观性，同时也发挥聚合物材料的优势，在设计、颜色和其他方面都有了改进，某些改进包括使用金属内嵌件，如采用壳体、簧片、按键等内嵌件。

在隔墙、台板、面板、半透明或透明天窗和盖板等室内应用产品中需要使用阻燃剂。这些产品的最常用测试标准是 ASTM E 84，耐火性能包括 A、B 和 C 三个等级。

上述产品使用的各类树脂也包含生物基聚合物，因此，这些树脂能够提供更加绿色的解决方案。聚合物具有易燃特性，需要经过阻燃处理才能符合消防安全条例，这些条例对材料的耐火要求或严格或宽松，这取决于材料的最终用途（作为铺地材料或作为直立或悬吊用品）。

1 热塑性塑料型材和复合材料

热塑性塑料型材和复合材料是通过挤压成型或注射成型生产，阻燃剂主要在聚合物共混阶段添加，在少数情况下，也可以在最终产品生产期间以母料形式加入。、

表 1： 型材和复合材料用阻燃剂

木质复合材料型材具有强度重量比高、耐久性好、尺寸稳定性强和成本相对较低的特点。升级产品还具有防水、防虫、防腐蚀和防霉的性能，是室外应用的理想选择。木质复合材料型材可以形成各种颜色和表面木纹，没有必要进行表面加工。木质复合材料型材可以打磨、钻孔或涂装，在建筑行业的应用极其灵活。这些材料可以主要从废弃物制造，因此，属于环境友好型产品。

型材

在热塑性挤压成型工艺中使用木料是一项相对较新的技术，过去近 10 年来，应用市场广泛增长。木质复合材料型材是采用木塑复合材料（WPC）树脂通过挤压成型生产，木塑复合材料共混物一般含 30%-60%的木质填料，这些填料主要为木粉或木纤维，可以从回收渠道获得。木质填料与高密聚乙烯（HDPE）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等塑料树脂共混，通过挤压成型加工，制成各种形状的型材（空心和实心型材）。这些型材既保持木材的优良品质和美学特性，又具有热塑性塑料的易加工特性。

铝塑板（ACP）用于外立面装饰，正反两面为铝合金板，芯层为聚合物。通常，铝塑板的总厚度为 3-6 毫米。在多层建筑中使用时，铝塑板必须达到建筑产品标准规定的耐火性能测试要求。使用的无机阻燃剂填料的重量百分含量为 65%-70%（根据 DIN 4102 B1 标准）或甚至高达 90%（根据 DIN 4102 A2 标准）。

2 热固性型材和复合材料

与热塑性塑料截然不同的是，在使用热固性树脂生产最终部件时，采用的加工工艺对合适阻燃剂的选择产生重大影响。因此，采用团状模塑料（BMC）生产复合材料时，通常允许使用高含量填料型阻燃剂，但是，采用拉挤成型工艺生产复合材料时，为了维持合适的粘度，通常只能使用适量的固体阻燃剂。

树脂灌注成型或真空辅助树脂灌注成型（VARTM）工艺等最近发展起来的技术几乎不能使用任何填料型阻燃剂，其原因是，在树脂被强行灌注至增强纤维内时，填料型阻燃剂可能会被纤维过滤。因此，采用这些工艺加工材料只能使用液体阻燃剂（但是，液体阻燃剂的增塑性是大问题，这是不希望存在的）或反应型阻燃剂（实际上，这是最具技术可持性的选择，但是，这类阻燃剂的化学成分可选范围不大），或者，使用特级氢氧化铝，这种特级填料经过特别设计，对混配料的粘度提高幅度非常小，而且在灌注时被纤维过滤的倾向非常小。

总的来说，现在市场存在约 20 种不同的连续或非连续加工工艺，可以用于小批量、中等批量或大批量生产。这些工艺有其各自的优势和局限，对添加剂的选择也有不同的要求。因此，热固性复合材料涉及多种多样的配方，通常，这些配方包含了不同的磷氮无机阻燃剂组合，以适应复合材料的加工工艺，同时，也使复合材料具有一系列的特定性能。

木塑复合材料

表 2： 热固性复合材料用阻燃剂

铝塑板外立面

02 薄膜和片材

01 前言

建筑施工行业使用的薄膜、片材和带材种类繁多，涵盖不同的产品，其生产基于不同的材料，包括合成材料和天然材料。产品可能具有一种或多种功能特性，可以大致分类如下：

• 防护产品：脚手架保护膜、隔离膜、防水布等。

• 功能产品：蒸气阻隔膜、胶粘膜、温室薄膜、人造草皮等。

• 结构产品：屋顶板、防风屏障、空间分隔用薄膜或片材等。

• 装饰产品：横幅、印刷薄膜、人造植物或人造树等。

根据最终用途的不同（用于住宅建筑、公共场所或工业建筑），这些产品可能必须符合不同的消防安全法规。就消防安全而言，大部分薄膜所含燃料质量较对较少，因此，与在建筑施工行业中使用的其他易燃材料相比，薄膜的火灾荷载有限。然而，薄膜常常由极易燃材料制成，因此，比较容易着火，在火灾传播方面还会造成次生火灾风险，例如，火焰通过垂直表面和水平表面蔓延，火灾可能通过生成燃烧滴落物而传播。

相较而言，比薄膜更厚的片材通常更难着火（需要更强的火源），但是，片材会造成其他危害，例如，放热量大，烟雾多。热塑性片材在燃烧时生成滴落物，这也是一个重要的安全因素，这些滴落物会造成火灾的传播。

现在，多种磷氮无机阻燃剂可以用于各种各样的材料阻燃。通常，不同的磷氮无机阻燃剂组合使用，可以实现协同效应，还有助于达到一系列特定的性能（例如，力学性能、透明度），或者，优化产品成本。

本章讨论在上述大多数相关材料中使用的磷氮无机阻燃剂及应用，但是，本章不涉及作为防水产品的薄膜和片材，例如，防水膜，也不涉及作为特种功能性产品的薄膜和片材，例如，在光伏面板中使用的薄膜和背板。

02 薄膜和片材的生产

薄膜和片材是采用不同的工艺生产的，这些工艺包括但不限于挤出、压延和层压。通常，成型的薄膜经过进一步加工，制成更复杂的产品。除了基础聚合物的性质，材料的加工工艺和应用参数都影响阻燃添加剂的选择和配制。

薄膜和片材的最相关生产工艺

1.挤出吹膜是最常见的薄膜生产工艺之一

塑料颗粒通过挤出机混合和熔融，然后经过熔体泵送至环形吹膜口模，从口模拉出形成的膜管，通过往膜管内鼓入空气，将其横向吹胀成膜，同时使薄膜冷却，以快速固化。

2.硬质片材挤出或流延膜挤出

流延膜挤出与挤出吹膜工艺相似，不同的是，在流延膜挤出工艺中，熔融聚合物从平缝口模模隙挤出后与冷却辊接触，然后，极快速冷却。一般来说，挤出温度倾向于比挤出吹膜工艺中的温度更高。否则一旦塑料凝固，流延膜会卷绕在卷筒上，造成失败。

2.压延成型

这是一种特殊工艺，用于大规模生产高质量产品，主要生产乙烯基聚合物（聚氯乙烯）薄膜和片材。改性的聚乙烯、聚丙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物也可以通过压延成型。

后续加工

通常，硬质片材不需要经过后续加工（切割、贴装和固定除外）。但是，柔性薄膜可能需要经过后续加工，或者，需要与其他部件装配，以生产最终产品。

在材料改性和材料组合方面，不同的产品可能有截然不同的要求，正如薄膜的应用形形色色。例如，最终产品可能由单层或多层薄膜组成。在多层产品中，各层的材料可能是同质的（不同层的薄膜由相同的聚合物构成），也可能是不同质的（不同层采用不同的聚合物材料或其他材料，例如，塑料涂布纸），还可能含增强材料，例如，增强纤维。如果不采用阻燃剂进行适当处理，这些纤维可能起到蜡烛芯的作用，增加整个复合薄膜的易燃性。

薄膜可以经过拉伸，得到比原始薄膜更薄的产品，这种方式也可以改变产品的机械性能，从而将薄膜加工成其他产品，例如，扁平的编织带或编织物。为了精确调节材料的机械性能以满足特定应用需求，可以使薄膜单轴或双轴取向。薄膜也可以通过加热制成收缩膜（但是这一工艺基本上与阻燃剂的应用无关）。薄膜还可以被粘结或层压至基材（例如，无纺布、木材等），或者，被直接作为材料使用（例如，屋顶防水层）。其他加工工序还包括穿孔、印刷和涂布以获得特定性能。上述每一个因素及其相互组合都可能通过各种方式影响最终产品的易燃性，从而也影响阻燃剂的配方，因此：

• 必须考虑产品的易燃性。与每一层薄膜的燃烧性能相比，多层薄膜制成的产品的可燃性、燃烧性能或燃烧滴落物都会有所不同，也更复杂。另外，在评价产品的耐火性时，不一定每次单独测试薄膜的燃烧性能，而是常常测试含薄膜的整个组件，后者更接近最终应用。因此，很少单独对应用于基材上的薄膜进行燃烧性能分级，而是要求整个复合材料达到耐火测试等级。因此，薄膜的阻燃解决方案必须综合考虑，才能最终满足整个组件的阻燃性能要求。

• 比较常见的情况是，添加阻燃添加剂不仅改变材料的易燃性，也改变材料的物理和机械性能。因此，在聚合物基材内，非熔融的阻燃剂的行为特性类似于填料。根据填料型阻燃剂的化学性质、用量和其与寄主聚合物的亲和性的不同，添加这类阻燃剂可能会影响薄膜的拉伸或收缩特性、其他物理性质（例如，透明度、断裂伸长率、抗穿刺性能等）或其他特定参数。例如，为了确保高拉伸比，用户可能首选可与聚合物熔体混合的阻燃添加剂。

阻燃的薄膜和片材混配料

在下面的表 3 中列出了生产薄膜和片材最常用的材料及可使用的相应磷氮无机阻燃剂。

表 3： 薄膜和片材用阻燃剂

◀ 最新发展与展望 ▶

在大多数厚片材中，可以添加无机阻燃剂或成炭添加剂，使聚合物具有阻燃性，但是，这些方法不适合聚合物薄膜。在聚合物中使用高含量的无机填料，将降低材料的物理和机械性能。膨胀型阻燃体系实质上要求薄膜达到一定的厚度> 才能发挥阻燃机理的作用。

在聚烯烃薄膜和纤维的某些特定应用中，一些特殊的氨基醚类受阻胺光稳定剂（NOR-HALS）能使材料达到 DIN 4102 B2 标准的要求。这些稳定剂与新推出的烷基膦酸酯阻燃剂相结合，为开发无卤产品提供了可选方案，从而可以填> 补多项技术空白。

然而，在某些应用中，例如，对于某些树脂，仍然缺乏无卤阻燃解决方案和/或缺乏既能满足某些性能要求（例如，透明度或机械性能）又能通过燃烧测试的解决方案。在另一些应用中，其他填料（尤其是炭黑等颜料）的存在也可能> 带来某些技术局限性。

保护膜 （资料来源：iStock）