大部分聚合物材料屬于易燃、易燃材料，燃燒時(shí)熱釋放速度大，熱值高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤灰紫纾袝r(shí)還會(huì)產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以對(duì)電子電器、家庭建筑材料等材料都有相應(yīng)的防火標(biāo)準(zhǔn)，添加阻燃劑是實(shí)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Ｋ兄诜乐够馂?zāi)，減緩火災(zāi)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(shí)間。

阻燃劑的歷史可以追溯到1820年。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，阻燃劑逐漸被大量生產(chǎn)和應(yīng)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(jī)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(yīng):捕捉燃燒產(chǎn)生的自由基，從而延遲或終止燃燒反應(yīng)；

4)不燃?xì)怏w窒息:加熱分解不燃?xì)怏w，稀釋氧氣和可燃?xì)怏w濃度。

第二，阻燃劑的種類。

阻燃劑有很多種，根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)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(yīng)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(wú)機(jī)、有機(jī)磷和有機(jī)鹵。這三種阻燃劑的性能、阻燃效率、環(huán)保性和優(yōu)點(diǎn)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(jī)阻燃劑，自20世紀(jì)60年代以來(lái)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(jī)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(yīng)產(chǎn)生的自由基，從而延緩或終止燃燒反應(yīng)，釋放阻燃HBr氣體來(lái)阻擋可燃?xì)怏w。

主營(yíng)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(duì)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(guó)際社會(huì)相繼出臺(tái)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(hù)方面受到嚴(yán)格限制，由于世界溴資源的稀缺和壟斷，溴的價(jià)格迅速上漲，溴系阻燃劑的成本優(yōu)勢(shì)逐漸喪失，市場(chǎng)份額逐漸下降。

二是磷系阻燃劑。

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

圖片電線用微膠囊紅磷母粒，漢中卓爾。

1)有機(jī)磷阻燃劑。

主要產(chǎn)品:膦酸脂、磷酸酯、亞磷酸酯、有機(jī)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(qiáng)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(dá)到阻燃效果。

缺點(diǎn):耐熱性差，揮發(fā)性大，塑料熱變形溫度惡化。

2)無(wú)機(jī)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(diǎn):無(wú)毒、無(wú)腐蝕、穩(wěn)定性好、無(wú)穩(wěn)定性好、無(wú)有毒氣體、煙霧抑制等。

一是氫氧化鋁。

氫氧化鋁，簡(jiǎn)稱ATH，具有阻燃、抑煙、充填功能，無(wú)毒、廉價(jià)，是無(wú)機(jī)阻燃劑中最重要的一種。ATH在250℃左右開(kāi)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(shù)脂、熱塑性塑料等。

圖片超細(xì)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(wú)毒，可中和燃燒過(guò)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?yàn)闅溲趸V會(huì)催化樹(shù)脂分解，所以一般不能用于熱塑性聚酯樹(shù)脂。

由于無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃效率低，一般添加量高達(dá)50%~70%，影響材料性能，因此需要表面處理來(lái)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(jià)格低廉，無(wú)毒無(wú)刺激，不影響材料的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和熱老化。硼酸鋅可以單獨(dú)使用，也可以與有機(jī)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(yīng)功能，熱穩(wěn)定性好，阻燃效果好，與聚合物兼容性好等特點(diǎn)。

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(shí)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(yīng)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(guò)濾、干燥后在900~1000℃下膨化而成。可膨脹性石墨體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(guò)程中吸收大量熱量，釋放夾層中的酸根離子，促進(jìn)脫水碳化，結(jié)合燃燒產(chǎn)生的自由基，抑制鏈反應(yīng)。可以和磷化合物、金屬氧化物一起使用，產(chǎn)生協(xié)同作用，加入少量可以達(dá)到阻燃的目的。

日益嚴(yán)格的防火安全標(biāo)準(zhǔn)和塑料應(yīng)用的快速增長(zhǎng)使得阻燃劑市場(chǎng)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。然而，我國(guó)強(qiáng)制阻燃標(biāo)準(zhǔn)較少，阻燃技術(shù)相對(duì)落后，溴阻燃劑仍然是主要的。受國(guó)外禁止或限制部分溴阻燃劑使用的影響，國(guó)內(nèi)無(wú)鹵、高效、低毒、低煙阻燃劑發(fā)展迅速，交聯(lián)、超細(xì)化、微膠囊化、表面改性、復(fù)合協(xié)同等新型阻燃劑技術(shù)已成為研究的熱點(diǎn)。