防火阻燃用可膨胀石墨的进展

可膨胀石墨是通过将酸（通常是硫酸、硝酸或有机酸）插入片状石墨的层状晶体结构中的反应制备的。在这个过程中，我们必须使用一些氧化剂，如H2O2、HNO3或KMnO4；或者，可以通过电化学方法制备石墨插层化合物。反应后，将产物中和、洗涤和干燥。

可膨胀石墨的膨胀性不同于其他膨胀剂。当暴露于高温时，由于吸收在层间晶格中的化合物的分解，可膨胀石墨膨胀并成为低密度的蠕虫。膨胀石墨可以在阻燃材料表面形成非常好的隔热层，可以有效隔热。热释放率低，质量损失小，火灾中烟雾少。近年来，可膨胀石墨作为一种膨胀型阻燃剂在合成材料中的应用越来越受到科学研究和工业领域的关注。

可膨胀石墨在阻燃材料中的应用取得了很大进展。除了阻燃环、烟杆、防火门、阻火材料、防火涂料等常规产品外，其他应用也越来越广泛。在泡沫产品中，可膨胀石墨的阻燃性发挥了重要作用。可膨胀石墨聚氨酯泡沫已应用于飞机、火车和其他车辆的座椅。可膨胀石墨还用于PP、PE和其他聚烯烃制成的电线和电缆，以增强阻燃性。此外，可膨胀石墨在屋顶用沥青卷材领域也有一席之地。

随着可膨胀石墨向阻燃方向的不断发展，各行业也对可膨胀石墨的性能提出了不同的要求，使其在发展过程中面临机遇和挑战。

1.聚氨酯工业

如上所述，可膨胀石墨是聚氨酯（PU）泡沫材料的有效阻燃剂。聚氨酯泡沫中的可膨胀石墨不仅具有阻燃效果，而且具有抑烟效果。它是一种无卤阻燃剂，在行业中受到越来越多的关注。然而，难以将可膨胀石墨应用于聚氨酯泡沫。

适用于大多数聚氨酯发泡设备的反应体系是液体。为了有效添加可膨胀石墨，必须改进设备。同时，为了防止加工过程中添加的可膨胀石墨对设备造成摩擦损坏，可膨胀石墨的灰分含量也成为影响其应用的重要指标。这就要求可膨胀石墨中的灰必须是软灰，这使得可膨胀石墨原料的选择条件更加严格。

对于一些特殊产品，后续的聚氨酯泡沫热压工艺也对可膨胀石墨提出了更高的要求。例如，可膨胀石墨的初始膨胀温度（SET）不得低于一定温度，否则可膨胀石墨在热压过程中会膨胀，影响产品性能。

此外，为了使可膨胀石墨很好地分散在聚氨酯的重要组分多元醇中，且不易沉降，需要对可膨胀石墨进行表面处理以改变其表面性能，或使其成为多元醇/石墨的触变体系，以解决分散问题。

2.涂料工业

可膨胀石墨微粒可添加到普通涂料中，以获得性能良好的阻燃防静电涂料。火灾中形成的大量轻质不燃碳层可以有效阻挡热量向基板的辐射，有效保护基板。该应用要求可膨胀石墨必须具有细颗粒尺寸，同时确保其阻燃效果。同时，应根据不同的涂料配方，适当调整可膨胀石墨表面的酸碱度。

3.工程塑料领域

目前，关于可膨胀石墨在阻燃聚烯烃、阻燃橡胶、阻燃苯乙烯塑料等中的应用已有大量报道。可膨胀石墨也可添加到阻燃工程塑料中，可有效增强塑料的耐火和膨胀性能，不影响塑料的柔韧性和其他物理性能，不会在火焰中排放有毒气体、酸雾、烟雾等，不会增加材料的风险。然而，这也对膨胀的初始膨胀温度提出了严格要求

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