大部分聚合物材料屬于易燃、易燃材料，燃燒時熱釋放速度大，熱值高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，不易熄滅，有時還會產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，威脅到人們的生命財產(chǎn)安全，所以對電子電器、家庭建筑材料等材料都有相應的防火標準，添加阻燃劑是實現(xiàn)聚合物阻燃的主要途徑。

第一，阻燃劑的定義。

阻燃劑，又稱阻燃劑、耐火劑或防火劑，是一種用于提高材料耐燃性、防止材料著火和抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。它有助于防止火災，減緩火災蔓延，減少熱量釋放、煙霧和有毒排放。最重要的是增加安全逃生時間。

阻燃劑的歷史可以追溯到1820年。從20世紀60年代開始，阻燃劑逐漸被大量生產(chǎn)和應用。到目前為止，阻燃劑已經(jīng)發(fā)展成為僅次于增塑劑的第二大添加劑。

阻燃劑的阻燃機制主要包括:

1)吸熱: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)覆蓋功能:加熱后形成覆蓋層，隔熱隔氧；

3)斷鏈反應:捕捉燃燒產(chǎn)生的自由基，從而延遲或終止燃燒反應；

4)不燃氣體窒息:加熱分解不燃氣體，稀釋氧氣和可燃氣體濃度。

第二，阻燃劑的種類。

阻燃劑有很多種，根據(jù)化學結(jié)構(gòu)可以分為有機阻燃劑和無機阻燃劑。根據(jù)元素類型，可分為鹵素系統(tǒng)、磷系統(tǒng)、氮系統(tǒng)、硅系統(tǒng)、鎂-鋁系統(tǒng)、鉬系統(tǒng)等。根據(jù)阻燃劑與阻燃材料的關(guān)系，可分為添加阻燃劑和反應阻燃劑。下圖是阻燃劑的大致分類:

目前使用的阻燃劑主要有無機、有機磷和有機鹵。這三種阻燃劑的性能、阻燃效率、環(huán)保性和優(yōu)點如下:

一是鹵系阻燃劑。

鹵素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年代以來被廣泛使用。溴阻燃劑是其代表，是世界上產(chǎn)量最大的有機阻燃劑之一。溴阻燃劑在300℃下分解，可以捕捉聚合物降解反應產(chǎn)生的自由基，從而延緩或終止燃燒反應，釋放阻燃HBr氣體來阻擋可燃氣體。

主營產(chǎn)品：四溴雙酚A,十溴二苯乙烷等。

特點:阻燃效率高，用量少，價格適中，對材料性能影響小，但燃燒煙霧大，釋放有毒腐蝕性氣體。

圖十溴二苯乙烷阻燃母粒，海王化工。

國際社會相繼出臺了POPs公約、WEEE、RoHS、REACH等法CH等法規(guī)政策，鹵素阻燃劑在環(huán)境保護方面受到嚴格限制，由于世界溴資源的稀缺和壟斷，溴的價格迅速上漲，溴系阻燃劑的成本優(yōu)勢逐漸喪失，市場份額逐漸下降。

二是磷系阻燃劑。

磷阻燃劑包括有機磷阻燃劑和無機磷阻燃劑。主要特點:低毒、低煙、低鹵甚至無鹵，效率高，用量少。

圖片電線用微膠囊紅磷母粒，漢中卓爾。

1)有機磷阻燃劑。

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

含磷化合物受熱分解的產(chǎn)物具有很強的脫水效果，可以碳化覆蓋的聚合物表面，形成碳膜，隔離空氣，從而達到阻燃效果。

缺點:耐熱性差，揮發(fā)性大，塑料熱變形溫度惡化。

2)無機磷阻燃劑:

主要產(chǎn)品:紅磷、微膠囊紅磷、磷酸銨鹽、聚磷酸銨(APP)等。

APP適用于膨脹阻燃系統(tǒng)，主要用于聚烯烴、聚氨酯泡沫、涂層等阻燃。

三是金屬氫氧化物。

以氫氧化鋁和氫氧化鎂為主，是集阻燃、抑煙、填充于一體的阻燃劑。主要特點:無毒、無腐蝕、穩(wěn)定性好、無穩(wěn)定性好、無有毒氣體、煙霧抑制等。

一是氫氧化鋁。

氫氧化鋁，簡稱ATH，具有阻燃、抑煙、充填功能，無毒、廉價，是無機阻燃劑中最重要的一種。ATH在250℃左右開始脫水吸熱，在材料表面產(chǎn)生氧化鋁，抑制材料燃燒。適用于彈性體、熱固性樹脂、熱塑性塑料等。

圖片超細高白氫氧化鋁，中超股份。

二是氫氧化鎂。

氫氧化鎂是目前發(fā)展發(fā)展的添加阻燃劑，低煙無毒，可中和燃燒過程中的酸性和腐蝕性氣體。氫氧化鎂的分解溫度高于ATH，為350~400℃，適用于高溫工程塑料的加工。但是因為氫氧化鎂會催化樹脂分解，所以一般不能用于熱塑性聚酯樹脂。

由于無機氫氧化物阻燃效率低，一般添加量高達50%~70%，影響材料性能，因此需要表面處理來提高與材料的兼容性。

四是硼酸鋅。

硼酸鋅具有阻燃、抑煙、成炭、抑陰、防熔滴等多種功能。價格低廉，無毒無刺激，不影響材料的強度、伸長率和熱老化。硼酸鋅可以單獨使用，也可以與有機鹵化物和三氧化銻一起使用，阻燃效果更好。

五是三嗪系阻燃劑。

三嗪系阻燃劑以三聚氰胺及其衍生物為主，具有多重反應功能，熱穩(wěn)定性好，阻燃效果好，與聚合物兼容性好等特點。

主要產(chǎn)品:三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸鹽、MPP、MP等。

三聚氰胺和衍生物適用于膨脹阻燃系統(tǒng)，主要用于膨脹阻燃尼龍。

6.膨脹阻燃劑。

1)磷氮膨脹阻燃劑。

磷-氮阻燃劑是以磷、氮為主要成分的阻燃劑，阻燃效果好，吸煙量小，有毒氣體產(chǎn)生量小。磷-氮阻燃劑加熱時形成多孔層，可以隔熱隔氧，釋放的水蒸氣和氨氣可以發(fā)泡炭層，有利于阻燃。目前應用最廣泛的磷-氮膨脹阻燃劑是三聚氰胺、APP和聚酯系統(tǒng)。

圖磷-氮阻燃劑，漢中卓爾。

二是可膨脹石墨。

可膨脹性石墨是由天然石墨經(jīng)濃硫酸酸化處理，經(jīng)水洗、過濾、干燥后在900~1000℃下膨化而成?？膳蛎浶允w積隨溫度升高膨脹數(shù)百倍，在聚合物表面形成炭層，隔離熱源，在膨脹過程中吸收大量熱量，釋放夾層中的酸根離子，促進脫水碳化，結(jié)合燃燒產(chǎn)生的自由基，抑制鏈反應?？梢院土谆衔铩⒔饘傺趸镆黄鹗褂?，產(chǎn)生協(xié)同作用，加入少量可以達到阻燃的目的。

日益嚴格的防火安全標準和塑料應用的快速增長使得阻燃劑市場呈現(xiàn)增長趨勢。然而，我國強制阻燃標準較少，阻燃技術(shù)相對落后，溴阻燃劑仍然是主要的。受國外禁止或限制部分溴阻燃劑使用的影響，國內(nèi)無鹵、高效、低毒、低煙阻燃劑發(fā)展迅速，交聯(lián)、超細化、微膠囊化、表面改性、復合協(xié)同等新型阻燃劑技術(shù)已成為研究的熱點。