大多數高分子材料屬于易燃、可燃材料，燃燒時(shí)熱釋放速率大，熱值高，火焰傳播速度快，不易熄滅，有時(shí)還產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，對人們生命財產(chǎn)安全造成威脅，因此對于電子電氣設備、家居建材等材料均有相關(guān)防火標準，而添加阻燃劑是實(shí)現高分子材料阻燃的主要方法。

一、阻燃劑的定義

阻燃劑又稱(chēng)難燃劑、耐火劑或防火劑，是一種用以提高材料抗燃性、阻止材料被引燃及抑制火焰傳播的的助劑，有助于防止火災發(fā)生，在發(fā)生火災時(shí)能減緩火勢蔓延，減少熱量釋放、煙霧和有毒排放物，重要的是增加安全逃生的時(shí)間。

阻燃劑的歷史可以追溯到1820年，二十世紀60年代開(kāi)始，阻燃劑逐漸被大量生產(chǎn)和應用。時(shí)至今日，阻燃劑已經(jīng)發(fā)展成為僅次于增塑劑的第二大添加劑。

阻燃劑的阻燃機理主要有：

1）吸熱作用：阻燃劑受熱分解揮發(fā)吸熱，降低可燃物表面溫度，起到阻燃作用；

2）覆蓋作用：受熱后形成覆蓋層，隔熱隔氧；

3）中斷鏈反應：捕捉燃燒產(chǎn)生的自由基，從而延緩或終止燃燒反應；

4）不燃氣體窒息作用：受熱分解出不燃氣體，稀釋氧氣和可燃氣體濃度。

二、阻燃劑的種類(lèi)

阻燃劑種類(lèi)繁多，按化學(xué)結構可分為有機阻燃劑和無(wú)機阻燃劑兩大類(lèi)；根據元素種類(lèi)可分為鹵系、磷系、氮系、硅系、鎂-鋁系、鉬系等；按阻燃劑和被阻燃材料的關(guān)系可分為添加型阻燃劑和反應性阻燃劑。下圖為阻燃劑的大致分類(lèi)：

目前使用的阻燃劑主要有無(wú)機系、有機磷系和有機鹵系三大類(lèi)，這三類(lèi)阻燃劑的性能、阻燃效率、環(huán)保性及優(yōu)勢應用等情況如下：

1、鹵系阻燃劑

鹵系阻燃劑是指以鹵素為主要阻燃成分的有機阻燃劑，自20世紀60年代開(kāi)始被廣泛應用。溴系阻燃劑是其中的代表，是目前世界上產(chǎn)量大的有機阻燃劑之一。溴系阻燃劑在300℃下分解，能捕捉高分子材料降解反應產(chǎn)生的自由基，從而延緩或終止燃燒反應，釋放難燃HBr氣體阻隔可燃氣體。

主要產(chǎn)品：四溴雙酚A、十溴二苯乙烷等。

特點(diǎn)：阻燃效率高，用量少，價(jià)格適中，對材料的性能影響小，但燃燒煙霧大，釋放有毒腐蝕性氣體。

發(fā)展狀況：國際社會(huì )相繼出臺了POPs公約、WEEE、RoHS、REACH等法規政策，鹵系阻燃劑在環(huán)保方面日益受到嚴格限制，且由于全球溴資源的稀缺和壟斷，溴素的價(jià)格上漲較快，導致溴系阻燃劑的成本優(yōu)勢逐漸喪失，市場(chǎng)占比逐漸下降。

2、磷系阻燃劑

磷系阻燃劑包括有機磷系阻燃劑和無(wú)機磷系阻燃劑。主要特點(diǎn)：低毒、低煙、低鹵甚至無(wú)鹵，效率高，用量少等。

（1）有機磷系阻燃劑

主要產(chǎn)品：膦酸脂、磷酸酯、亞磷酸酯、有機磷鹽、氧化膦及磷-氮化合物等。

含磷化合物受熱分解的產(chǎn)物有非常強的脫水作用，能使所覆蓋的聚合物表面炭化，形成炭膜，隔絕空氣，從而達到阻燃的作用。

缺點(diǎn)：耐熱性較差，揮發(fā)性較大，惡化塑料的熱變形溫度。

（2）無(wú)機磷系阻燃劑：

主要產(chǎn)品：紅磷、微膠囊紅磷、磷酸銨鹽、聚磷酸銨（APP）等。

APP適用于膨脹型阻燃體系中，主要用于聚烯烴、聚氨酯泡沫、涂料等阻燃。

3、金屬氫氧化物

以氫氧化鋁、氫氧化鎂為主，是集阻燃、抑煙、填充三大功能于一身的阻燃劑。主要特點(diǎn)：無(wú)毒、無(wú)腐蝕、穩定性好，不產(chǎn)生有毒氣體、抑煙等。

（1）氫氧化鋁

氫氧化鋁，簡(jiǎn)稱(chēng)ATH，具有阻燃、抑煙和填充功能，無(wú)毒，價(jià)格低廉，是無(wú)機阻燃劑中主要的一種。ATH在250℃左右開(kāi)始脫水吸熱，并在材料表面生成氧化鋁，抑制材料燃燒?？捎糜趶椥泽w、熱固性樹(shù)脂及熱塑性塑料等。

（2）氫氧化鎂

氫氧化鎂是目前發(fā)展較快的一類(lèi)添加型阻燃劑，低煙無(wú)毒，能中和燃燒過(guò)程中的酸性、腐蝕性氣體。氫氧化鎂分解溫度比ATH高，為350~400℃，適用于加工溫度較高的工程塑料。但由于氫氧化鎂會(huì )催化樹(shù)脂分解，因此一般不能用于熱塑性聚酯樹(shù)脂。

由于無(wú)機氫氧化物的阻燃效率低，一般添加量較高達50%~70%，影響了材料性能，因此需進(jìn)行表面處理等提高其與材料的相容性。

4、硼酸鋅

硼酸鋅具有阻燃、抑煙、成炭、抑陰燃和防止熔滴生成等多種功能。價(jià)格低廉，無(wú)毒無(wú)刺激，此外不影響材料的強度、伸長(cháng)率及熱老化等。硼酸鋅可單獨使用，也可與有機鹵化物、三氧化二銻協(xié)同使用，阻燃效果更好。

5、三嗪系阻燃劑

三嗪系阻燃劑主要是三聚氰胺及其衍生物，具有多重反應功能，優(yōu)異的熱穩定性，阻燃效果好，與聚合物相容性好等特點(diǎn)。

主要產(chǎn)品：三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸鹽（MCA）、MPP、MP等。

三聚氰胺及衍生物適用于膨脹型阻燃體系中，主要用于膨脹阻燃尼龍。

6、膨脹型阻燃劑

（1）磷-氮系膨脹型阻燃劑

磷-氮系阻燃劑是以磷、氮為主要成分的阻燃劑，其阻燃效果好，發(fā)煙量小，有毒氣體生成量小。磷-氮系阻燃劑在受熱時(shí)，形成多孔層，可隔熱隔氧，釋放的水蒸氣和氨氣可發(fā)泡炭層，有利于阻燃。目前應用廣泛的磷-氮系膨脹型阻燃劑是三聚氰胺、APP、PER系統。

（2）可膨脹石墨

可膨脹石墨是由天然石墨經(jīng)濃硫酸酸化處理，然后水洗、過(guò)濾、干燥后在900~1000℃下膨化制得?？膳蚧捏w積隨著(zhù)溫度升高膨脹數百倍，在高聚物表面形成炭層，隔離熱源，膨脹過(guò)程中大量吸熱，并釋放夾層中酸根離子，促進(jìn)脫水碳化，結合燃燒產(chǎn)生的自由基，抑制鏈反應?？膳c磷化合物、金屬氧化物復合使用，產(chǎn)生協(xié)同作用，加入很少量即可達到阻燃目的。

日益嚴格的防火安全標準以及塑料應用的快速增長(cháng)，使阻燃劑的市場(chǎng)呈增長(cháng)趨勢。然而我國強制性阻燃標準較少，阻燃技術(shù)相對落后，目前仍以溴系阻燃劑為主。受?chē)饨够蛳拗撇糠咒逑底枞紕┦褂玫挠绊?，國內無(wú)鹵、高效、低毒、低煙的阻燃劑發(fā)展迅速，交聯(lián)、超細化、微膠囊化、表面改性、復配協(xié)同等阻燃劑新技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。