什么是阻燃剂

阻燃剂是用以提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。阻燃剂主要用于阻燃合成和天然高分子材料。含有阻燃剂的材料可防止引发火灾和抑制小火发展成灾难性的大火，即能减少火灾危险，但不能消除火灾危险。

一、分类及基本要求

1. 分类

按阻燃剂与被阻燃基材的关系，阻燃剂可分为添加型及反应型两大类。前者与基材中的其他组分不发生化学反应，只是以物理方式分散于基材中，多用于热塑性聚合物。后者或者为高聚物的单体，或者作为辅助试剂而参与合成高聚物的化学反应，最后成为高聚物的结构单元，多用于热固性聚合物。

按阻燃元素种类，阻燃剂常分为卤系、有机磷系及卤-磷系、氮系、磷-氮系、锑系、铝-镁系、无机磷系、硼系、钼系等。前几类属于有机阻燃剂，后几类属于无机阻燃剂。目前在工业上用量最大的阻燃剂是卤化物、磷（膦）酸酯（包括含卤衍生物）、氧化锑、氢氧化铝及硼酸锌。

2. 基本要求

一个理想的阻燃剂最好能同时满足下述条件，但这实际上几乎是不可能的，所以选择实用的阻燃剂时大多是在满足基本要求的前提下，在其他要求间折衷和求得最佳的综合平衡。

（1）阻燃效率高，获得单位阻燃效能所需的用量少。即效能/价格比高。

（2）本身低毒或基本无毒（对大鼠口服的LD₅₀>5000mg/kg），燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体量及烟量尽可能少，对环境友好。

（3）与被阻燃基材的相容性好，不易迁移和渗出。被阻燃材料可回收和循环使用。

（4）具有足够高的热稳定性，在被阻燃基材加工温度下不分解，但分解温度也不宜过高，以在250~400℃间为宜。

（5）不致过多恶化被阻燃基材的加工性能和最后产品的物理机械性能及电气性能。性能优良的阻燃剂和合理的阻燃剂配方在于能在材料阻燃性和实用性间求得和谐的统一。

（6）具有可接受的光稳定性。

（7）原料来源充足，制造工艺简便，价格低廉。

二、添加型阻燃剂

按阻燃机理和模式，具有下述功能的化合物可用作添加型阻燃剂。

（1）受热时能产生自由基捕获剂而中止燃烧链式反应的化合物。如卤系阻燃剂即属此类。

（2）受强热时生成不燃性气体或密度大于空气、干扰可燃气体与空气正常交换的气体。例如，硫酸铵分解为氨、水和二氧化碳，四溴乙烷分解时释放出溴化氢，它们即属于这类化合物。这类化合物主要干扰高聚物燃烧过程的分解和引燃阶段，影响燃烧和传播阶段。

（3）可改变高聚物分解和燃烧反应模式而降低燃烧热的化合物。含磷化合物在这方面特别有效，它们有助于高聚物热裂解成炭而不利于生成可燃性气体，且可抑制炭的氧化。因为碳被氧化为一氧化碳和二氧化碳时要放出大量的热，所以成炭率高可明显降低燃烧热。这类化合物主要干扰高聚物燃烧过程的燃烧阶段和影响燃烧的传播阶段。

（4）能维持材料和结构的物理整体性，并阻碍氧和热流传递的化合物。填料和增强用玻璃纤维，因为能保证材料总含有一定量的固态残留物，故有助于保持材料的物理整体性。磷化合物可使材料中的碳转变成炭层，而不使碳氧化为可由于膨胀而导致结构破坏的气态一氧化碳及二氧化碳，所以在维持结构方面十分有效。这类化合物主要干扰高聚物燃烧过程的分解阶段，影响引燃、燃烧和传播阶段。

（5）增高材料比热容或改变材料导热系数，或提高材料吸热和散热能力的化合物，这样可降低提供给燃烧过程分解阶段的热量。高密度的填料可吸收和分散热，无机水合物（如三水合氧化铝）可消耗脱水热。此类化合物主要干扰高聚物燃烧过程的加热阶段，并因而影响随后的各个燃烧过程。但是，对于主要功能系隔热的塑料（如某些硬质泡沫塑料），这种方法是不适宜的。

三、反应型阻燃剂

按阻燃机理和模式，反应型阻燃剂发挥下述阻燃功能。

（1）使聚合物燃烧和分解时生成不燃或密度足够高的气态产物，妨碍可燃气体与空气的交流，干扰聚合物燃烧过程分解和引燃，并影响燃烧及其传播。以磷酸酯、膦酸酯、含磷多元醇为聚氨酯的阻燃剂，以卤代酸酐（如四溴邻苯二甲酸酐、海特酸酐）为不饱和聚酯的阻燃剂，以四溴双酚A为环氧树脂的阻燃剂，以氯烷烃为聚烯烃的阻燃剂等，皆属于此类阻燃功能。

（2）降低高聚物燃烧和分解反应的热效应。磷系反应型阻燃剂主要以此阻燃途径干扰燃烧过程的燃烧阶段，并影响燃烧的传播。

（3）增加聚合物燃烧的残余物量（成炭量）以保持聚合物的整体结构，从而阻碍氧和热的通路。磷系阻燃剂也以此方式发挥阻燃效能。以多芳香族异氰酸酯代替甲苯二异氰酸酯，采用蔗糖为主的聚醚，均可提高聚氨酯的成炭性。成炭主要干扰燃烧过程的分解阶段，并影响引燃、燃烧及传播阶段。

（4）提高聚合物的最低分解温度和最低引燃温度，或增高聚合物分解或引燃所需能量，以使聚合物较难引燃。此作用主要干扰聚合物燃烧过程的引燃阶段，并影响燃烧及其传播阶段。