1.背景

  无卤阻燃剂广泛应用于塑料、橡胶、涂料、胶黏剂等行业，禾川化工引进尖端配方解剖技术；禾川化工专业从事阻燃剂配方分析、成分检测、配方还原、配方检测，禾川化工为阻燃剂企业提供整套产品配方改进技术；阻燃剂，又称难燃剂，耐火剂或防火剂，是一种加入到高分子材料中，能够增加材料耐燃性，延缓燃烧速度或阻止燃烧的助剂。随着科技的发展，聚合物材料被广泛应用在日常生活的各个方面。因此，阻燃剂的重要性被人们深刻认识到，合理的材料阻燃剂处理成为减少火灾的重要手段之一。

阻燃剂在未来一段时间的发展将呈现以下几个特点： l) 无卤化进程将加快；2) 无机阻燃改性技术的发展、磷系、氯系、膨胀型阻燃剂的进一步发展, 阻燃剂复配技术的进一步提高，阻燃剂的无卤化进程必将进一步深化； 3) 阻燃剂将向功能化方向发展；4）特别是各种增效剂的应用，复配技术的发展，阻燃剂将从原来以牺牲材料的部分力学性能来换取阻燃性能，转化为不但赋予材料阻燃性，而且改善材料的物理机械性能或加工性能或降低成本； 5 ) 高效、低烟、低毒化进程加快，抑烟已经处在与阻燃同等的位置，开发高效、低烟、低毒的阻燃剂，不仅降低填充量，降低成本，而且使阻燃剂分解时放出的有害烟雾减少。

今后，如何将一些新型高效的阻燃剂工业化、产业化，将阻燃技术用于塑料、橡胶、纤维、涂料等各个领域，需要众多科学研究者及企业的全力配合，共同为国家经济的发展与人民安全的保障起到积极的作用。

 2.阻燃机理

 2.1 聚合物的燃烧机理

 高聚物的燃烧过程是一个剧烈的热氧化过程，这一复杂的燃烧过程可分为以下五个阶段：

 1)加热阶段：这阶段是聚合物吸收了外部热源产生的热量，聚合物开始快速升温。聚合物的理化特性和其与热源的接触面积等因素决定了聚合物的升温速度。

 2)分解阶段：当聚合物的温度达到一定数值时，其分子的化学键开始断裂，可燃气体、固液态产物和不完全燃烧的烟尘粒子等逐渐开始产生。

 3)着火阶段：聚合物在分解阶段产生的可燃气体达到一定的浓度，且温度也达到其燃点与闪点，当氧或氧化剂存在足够数量时，可燃气体就会开始燃烧。

 4)燃烧阶段：燃烧所释放的能量和活性游离基会引起一系列的链锁反应，燃烧开始自动传播与扩展起来，火焰由小变大。

 5)火焰传播阶段：在燃烧达到这一阶段时，材料的表面完全暴露出来，加快火焰传播速度。

 2.2 阻燃机理

 可燃物，着火源和氧化剂时维持燃烧的三个重要因素。只要其中一个因素被干扰，就可到达抑制燃烧的目的。阻燃剂的作用机理是比较复杂的，包含种种因素，但总的来说，阻燃剂的作用不外乎是通过物理途径或化学途径来达到切断燃烧循环的目的。

 3.阻燃剂的分类

 依据加工和使用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

 3.1添加型阻燃剂

 添加型阻燃剂是将阻燃剂与聚合物混合后加工成型，使塑料具有阻燃性。主要包括卤系阻燃剂（有机氯化物和有机溴化物）、磷系阻燃剂（赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等）、氮系阻燃剂、有机硅系阻燃剂和无机阻燃剂等。

 3.1.1卤系阻燃剂

 生产上，只有氯类和溴类阻燃剂被大量使用,卤系阻燃剂的阻燃机理可以解析为阻隔降温、终止链反应、切断热源三个方面：(1)由于卤系阻燃剂的C-X的键能低，它的分解温度基本与材料的热分解温度一致。阻燃剂受热时分解，其间吸收一部分热量，降低了温度，同时，分解生成的卤化氢气体HX的密度大于空气，可以排挤走材料周围的空气，形成氧渗屏障；(2)HX还可以与聚合物分解的自由基HO·反应生成卤系自由基X·，X·又可以与高分子链反应生成HX，如此循环，从而切断了HO·与氧的反应；(3)阻燃剂的存在减弱了高分子链之间的范德华力，使材料在受热时处于黏流态，此时的材料具有流动性，而在受热流动时可以带走一部分火焰和热量，从而实现阻燃的效果。

 目前，氯系阻燃剂和溴系阻燃剂已有70多个品种。其中氯化石蜡等氯系阻燃剂和十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、四溴双酚A等溴系阻燃剂应用最为广泛。卤系阻燃剂(特别是溴系阻燃剂)的最大优点是阻燃效率高、用量少、相对成本较低。

 3.1.2磷系阻燃剂

 磷系阻燃剂又分为有机磷系、无机磷系阻燃剂两类。有机磷系阻燃剂的研究主要包括磷酸酯、含卤磷酸酯和膦酸酯。这类阻燃剂属于添加型阻燃剂，其优点是：阻燃效果比溴化物要好，容易与各种有机物混合，性能稳定，价格较低。无机磷系阻燃剂主要是红磷、聚磷酸铵、磷酸二氢铵等磷酸盐，受热分解出磷酸、偏磷酸等，并促进成炭覆于基材的表面从而起到阻燃的效果。

磷酸三甲苯酯主要用于PVC的增塑，此外也用于ABS、聚氨酯、聚醋酸乙烯等的阻燃；磷酸三辛酯主要用于PVC和纤维素的阻燃增塑剂。含卤磷酸酯分子中同时含有卤和磷，由于协同作用阻燃效果较好，常用品种有磷酸三（β-氯乙基）酯、磷酸三（2,3-二氯丙酯）、磷酸三（2,3-二溴丙酯）等。

 3.1.3氮系阻燃剂

 含氮阻燃剂受热时发生分解反应，具有吸热、降温和稀释等作用。含氮阻燃剂主要是蜜胺及其衍生物和相关的杂环化合物，主要有三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐等。与各种卤系衍生物、金属氧化物、某些有机磷酸或碱金属、碱土金属盐一起使用，阻燃非常有效。

 3.1.4有机硅系阻燃剂

 有机硅阻燃剂是一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂。有机硅阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的加工性能、耐热性能等。

目前，有机硅阻燃剂主要有硅树脂阻燃剂和聚硅硼氧烷阻燃剂。阻燃的方法可以是直接将有机硅阻燃剂加入到高分子材料中，也可以是将一些带官能团(如端羟基、氦基或环氧基)的聚硅氧烷链段嵌入到一些聚合物中。有机硅阻燃剂通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性实现其阻燃功效的。高分子材料中添加有机硅阻燃剂后，有机硅阻燃剂多半会迁移到材料表面，形成表面为有机硅阻燃剂富集层的高分子梯度材料。一旦燃烧，就会生成聚硅氧烷特有的、含有Si键和(或)Si-C键的无机隔氧绝热保护层。这既阻止了燃烧分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到了阻燃、低烟和低毒等目的。

 3.1.5无机阻燃剂

 无机阻燃剂是指添加于聚合物配方中，具有阻燃、协效阻燃或抑烟功能的无机化合物。一般包括氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵等。无机阻燃剂一般阻燃效能较低，添加量大，但有害性小，抑烟效果好。

 1）氢氧化物阻燃剂

 氢氧化物无机阻燃剂主要以氢氧化铝、氢氧化镁为主。其具有填充剂、阻燃剂、发烟抑制剂三重功能。另外可与多种物质产生协同阻燃作用，被誉为无公害无机阻燃剂。当其受热分解时释放出结晶水，吸收大量的热量，产生的水蒸气降低了可燃性气体的浓度，并使材料与空气隔绝；同时生成的耐热金属氧化物Al2O3和MgO还会催化聚合物的热氧交联反应，在聚合物表面形成一层炭化膜，减弱材料燃烧时的传热、传质效应，从而不仅起到阻止燃烧的作用，还起到了消烟的作用。

 2）红磷

 红磷是一种优良的阻燃剂，具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果。红磷在400℃受热分解，红磷解聚形成白磷，白磷在水汽存在下被氧化成粘性的磷的含氧酸，这类酸即覆盖于被阻燃材料表面，又促使材料表面加速脱水炭化，形成炭层。液膜和炭层可起到蓄热、阻止气体交换的作用，保护下层不再被继续氧化，产生阻燃作用。在气相中，PO·自由基可捕捉大量H·和HO·自由基，致使火焰中的H·及HO·自由基浓度下降，达到抑制燃烧链式反应的作用。

 3）聚磷酸铵（APP）

 聚磷酸铵是一种性能良好的无机磷阻燃剂，是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域。聚磷酸铵的P-N阻燃元素含量高，热稳定性好，产品近乎于中性，另外价廉，毒性低，阻燃性能持久，可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。高温下，聚磷酸铵迅速分解成氨气和聚磷酸，氨气可以稀释气相中的氧气浓度，从而起阻止燃烧的作用。另外，聚磷酸是强脱水剂，可使聚合物脱水炭化形成炭层，隔绝聚合物与氧气的接触，在固相起阻止燃烧的作用。

 3.2反应型阻燃剂

 反应型阻燃剂是能作为单体参加高分子聚合反应且具有阻燃性能的材料。该类阻燃剂多为含反应性官能团的有机卤和有机磷的单体，具有使用方便、耐热性能高、阻燃效果好、低烟低毒、相溶性和分散性好、与工程塑料易共混等优点，具有共混复合的阻燃作用与效果，能改善基体塑料的物理机械性能和加工性能。但一般价格较高，和添加型阻燃剂相比，该类阻燃剂种类较少，应用面也比较窄。

 3.2.1卤代酚

 主要有四溴双酚A，四氯双酚A，四溴双酚S等.四溴双酚A既可以作为添加型阻燃剂，也可以作为反应型阻燃剂。作为反应型阻燃剂，主要用于环氧树脂、聚碳酸酯、也可用于酚醛树脂、聚酯树脂、聚氨酯。四氯双酚A用途与四溴双酚A相似，成本较低但性能较差。四溴双酚S可用于聚乙烯、聚丙烯及聚苯乙烯。

 3.1.2 卤代酸酐

 主要有四氯邻苯二甲酸酐、四溴邻苯二甲酸酐和氯桥酸酐等。

 3.1.3其他反应型阻燃剂

 主要由卤代醇、卤代酯或醚、含磷多元醇等。

 4.参考配方

 1.无机阻燃剂

               （各物质组分及含量都经过修改，与实际配方相差较大，仅供参考）

 2.氮磷协效阻燃剂

              （各物质组分及含量都经过修改，与实际配方相差较大，仅供参考）  

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