隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高分子材料已經(jīng)被廣泛應用于人類(lèi)社會(huì )的許多領(lǐng)域，然而高分子材料容易燃燒，這就限制了其產(chǎn)品的應用范圍。在生產(chǎn)過(guò)程中添加阻燃劑，能夠提升高分子材料的耐高溫、耐燃性，也是制備阻燃型高分子材料的主要方法。

根據使用原理的差異，阻燃劑可分為添加型阻燃劑和反應型阻燃劑。添加型阻燃劑通常以物理方式摻入聚合物中，使用起來(lái)經(jīng)濟方便，但是它一般與聚合物相容性較差，需較大的添加量才能達到較好的阻燃效果，并且存在降低高分子材料機械性能的缺陷。

與添加型阻燃劑的原理不同，反應型阻燃劑能與單體形成共聚物或者對高分子進(jìn)行接枝反應，因此可使材料具有持久阻燃性。而且反應型阻燃劑對高分子材料的機械力學(xué)性能影響較小，只需少量就能達到較好的阻燃效果，是目前阻燃劑的熱門(mén)課題。

一、

反應型阻燃劑的阻燃機理

高分子材料的燃燒過(guò)程是一種具有多相反應化的復雜過(guò)程，既伴隨著(zhù)物理變化，又存在著(zhù)化學(xué)變化。反應型阻燃劑在不同的阻燃體系中表現出了不同的阻燃機理，這是由于阻燃劑自身的成分差異以及不同聚合物的材料特性造成的。但就一般情況而言，反應型阻燃劑的阻燃機理可以劃分成氣相機理和凝聚相機理兩類(lèi)。

01 氣相機理

與燃燒過(guò)程相對應，反應型阻燃劑的氣相阻燃機理既包括物理作用也包括化學(xué)反應的作用，更多的是兩者起到的協(xié)同作用。

物理作用主要表現在部分反應型阻燃劑能夠吸收環(huán)境中的熱量發(fā)生分解并釋放出如氮氣、氨氣和二氧化碳等不可燃氣體，這些氣體通常能夠稀釋聚合物材料裂解處或者火焰中心區域的可燃性氣體，使其濃度降低到燃燒極限之下，從而達到阻止材料繼續燃燒的目的。

有時(shí)一些不可燃性氣體還具有散熱的作用，可以降低周?chē)h(huán)境的溫度?；瘜W(xué)作用則主要體現在自由基的捕捉機理上，比如有的磷系阻燃劑能夠在溫度較高的環(huán)境中釋放出相關(guān)的自由基與有助于燃燒進(jìn)行的H.和OH.發(fā)生反應，在這種情況下就可以阻止燃燒的鏈反應，較大幅度地減少火焰釋放的熱量。

02 凝聚相機理

反應型阻燃劑的阻燃機理在凝聚相有著(zhù)多種作用模式，一般成炭作用是較為普遍的模式。反應型阻燃劑通常能夠較大幅度地增加聚合物的成炭量，特別是含氧高分子，如環(huán)氧樹(shù)脂、纖維素等。

炭層一般形成于氣相和凝聚相的邊界區域，具有較好的保護作用，可以看作是一道保護屏障，阻止空氣中的氧傳送和熱量輸送，達到抑制可燃性氣體產(chǎn)生的效果。以阻燃劑在棉織物上的應用為例，其在凝聚相中使纖維大分子鏈的熱裂解反應歷程發(fā)生變化，并促進(jìn)了脫水、交聯(lián)等反應的進(jìn)行，逐漸形成炭層，在此過(guò)程中增加了碳殘渣量并且可燃性氣體的量也有所減少。

反應型阻燃劑不僅能夠增加碳殘量，還可以促進(jìn)碳的抗氧化，阻止碳被完全氧化成二氧化碳，從而減少氧化作用所釋放的熱量。除成炭作用外，反應型阻燃劑在凝聚相的作用模式較為復雜，還包括自由基抑制、熔融高分子黏度影響機制以及表面涂層作用等方面。

通常情況下，反應型阻燃劑在阻燃材料中的主要作用是在聚合物燃燒時(shí)生成不可燃氣體，稀釋可燃氣體的濃度，有效降低材料在燃燒和分解時(shí)的熱效應，并且增加炭化作用的量，阻礙氧和熱量的傳遞。此外，有的高分子材料在經(jīng)反應型阻燃劑處理后，其引燃溫度有著(zhù)較大幅度地提高，也達到了阻燃的效果。

二、反應型阻燃劑的應用

01  環(huán)氧樹(shù)脂

環(huán)氧樹(shù)脂（EP）是一類(lèi)分子結構中含有兩個(gè)或以上環(huán)氧基團的有機高分子聚合物。其具有優(yōu)異的力學(xué)性能與靈活的加工工藝，可與多種類(lèi)型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應，形成具有優(yōu)良的絕緣性能和化學(xué)穩定性的高聚物，在黏合劑、澆注料等領(lǐng)域得到廣泛應用。但由于環(huán)氧樹(shù)脂的阻燃性較低，一般情況下需要對其進(jìn)行阻燃改性來(lái)滿(mǎn)足特殊工藝技術(shù)的要求。

02 聚氨酯

聚氨酯（PU）是由氨基甲酸酯連接的有機單元組成的聚合物，具有較為良好的抗噪、隔熱、耐磨等多項優(yōu)異性能。在未經(jīng)阻燃處理的情況下，聚氨酯材料的極限氧指數（LOI）約為18%，容易燃燒并釋放大量熱量和對人體有害的有毒氣體。

反應型阻燃劑一般是通過(guò)接枝反應把帶有阻燃功能的基團引入到聚氨酯分子結構中，以此來(lái)提高聚氨酯材料在高溫環(huán)境中的阻燃效果和熱穩定性。

03 棉織物棉織物因其舒適性和透氣性而被廣泛應用于服裝與裝飾行業(yè)，然而它的熱穩定性較差，可能會(huì )在日常生活中引起火災。因此，對棉織物改性從而獲得阻燃性并且提高熱穩定性是非常有必要的。大量研究表明，在棉纖維中加入阻燃劑是降低其易燃性的一種簡(jiǎn)單有效的方法。

04 阻燃紙紙制品由于重量輕成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應用于包裝、建筑、裝修、農業(yè)和日用品行業(yè)，但是大部分紙張通常是由纖維抄造而成的，由于其易燃特性，常易引發(fā)火災，從而造成較大的經(jīng)濟損失。因此賦予紙張優(yōu)異的阻燃性對于減少火災發(fā)生量、擴大紙制品的應用范圍具有重要意義。一般情況下，紙用阻燃劑不僅會(huì )對紙張的阻燃性能產(chǎn)生重要影響，也會(huì )對其機械性能產(chǎn)生較大的影響。添加型與反應型阻燃劑均可應用于阻燃紙的制備過(guò)程中。但是由于原理的差異，添加型阻燃劑通常只需將其添加于紙漿中，或利用涂布、浸漬等物理方法來(lái)處理紙張表面，通過(guò)這種方法所制得的阻燃紙耐久性較差。

由于高分子材料在市場(chǎng)上的廣泛應用，阻燃劑的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)得到了較大程度的發(fā)展。但隨著(zhù)社會(huì )環(huán)保意識的日益增強，人們開(kāi)始不斷追求阻燃效果好、無(wú)毒無(wú)害以及低用量的環(huán)保型阻燃劑。反應型阻燃劑能夠以化學(xué)反應的方式引入到高分子材料中，與添加型阻燃劑相比，它具有低毒環(huán)保、低量的優(yōu)點(diǎn)，并且不會(huì )對材料的機械性能造成較大影響，越來(lái)越受到市場(chǎng)的歡迎。

但是由于工藝設備與生產(chǎn)方式的制約，目前反應型阻燃劑也存在著(zhù)制備成本高以及難以大規模生產(chǎn)的局限性，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是如何利用價(jià)格相對低廉的原材料進(jìn)行研發(fā)以及逐步探索出一套成熟完善的工業(yè)生產(chǎn)方法。此外，還需要利用先進(jìn)的科技手段對阻燃劑的阻燃機理進(jìn)行更加深入的研究。