一、阻燃劑對(duì)火災(zāi)的影響。

在高分子燃燒過(guò)程中，阻燃劑能阻止或抑制其物理變化或氧化反應(yīng)，是起阻燃作用的主要原因。能有下列一種或多種阻燃效果的化合物都可以用作阻燃劑。

吸熱對(duì)人體的影響

通過(guò)加熱分解或釋放出結(jié)晶水或脫水的化合物，由于它的吸熱作用，可以抑制材料的溫度升高，因此產(chǎn)生一種阻燃效應(yīng)，即吸熱效應(yīng)。例如硼砂，氫氧化鋁，碳酸鈣等因而起阻燃作用。

二、覆蓋效果(隔離效果)

在較高溫度下，阻燃劑形成穩(wěn)定的包覆或分解形成泡沫狀物質(zhì)，包覆在高聚物表面，使高聚物材料熱分解產(chǎn)生的易燃?xì)怏w不易逸出，并對(duì)材料起到隔熱和隔絕空氣的作用，從而達(dá)到阻燃效果。例如磷酯化合物和耐火發(fā)泡漆等。

三、稀釋的影響。

該方法的機(jī)理是當(dāng)高溫分解時(shí)，可產(chǎn)生大量不可燃?xì)怏w，使得由高分子材料產(chǎn)生的易燃?xì)怏w被稀釋，濃度達(dá)不到易燃范圍。例如CO2,NH3,HCl,H2O可以作為一種氣體進(jìn)行稀釋。磷酸鹽，氯化銨，碳酸銨等都可以在加熱時(shí)產(chǎn)生這種不燃燒的氣體。

四、抑制作用。

這種抑制劑可以阻斷燃燒中的自由基鏈反應(yīng)。這種物質(zhì)可以與·OH反復(fù)反應(yīng)產(chǎn)生H2O，切斷自由基的反應(yīng)鏈，阻止氧化反應(yīng)發(fā)生，使之不至于劇烈到引發(fā)火災(zāi)的程度，也就是說(shuō)，在熱源較強(qiáng)、著火后也會(huì)離開(kāi)外熱源，由于熱量較低無(wú)法持續(xù)燃燒，離火時(shí)也會(huì)自動(dòng)熄火。普通有機(jī)鹵素化合物如溴、氯等都具有這種抑制作用。

5.轉(zhuǎn)移效果。

它可以改變高聚物材料的熱分解模式，從而抑制可燃?xì)怏w的產(chǎn)生。舉例來(lái)說(shuō)，使用酸或堿使纖維素產(chǎn)生脫水反應(yīng)，然后分解成碳和水，而不是可燃?xì)怏w，這樣也就不能點(diǎn)燃。氯化銨，磷酸銨等阻燃劑也屬于此類。

6.協(xié)同作用。

這主要是與阻燃劑配合使用。有的混合物單獨(dú)使用沒(méi)有阻燃作用或沒(méi)有阻燃作用，同時(shí)采用可增強(qiáng)阻燃作用的方法。如果將銻和鹵素化合物配合使用，不僅可以大大提高阻燃效率，而且還可以減少阻燃劑的總用量。

2)主要阻燃劑及阻燃機(jī)理研究。

一、無(wú)機(jī)阻燃劑

水合金屬氧化物的主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化錫等，其中吸熱作用最強(qiáng)的是氫氧化鋁，阻燃效果較好。它的阻燃作用主要是吸熱作用，產(chǎn)生的水蒸氣也起著隔絕作用。這種阻燃劑的最大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)毒，不產(chǎn)生有害氣體，還能減少CO在燃燒過(guò)程中的生成，起到消煙的作用。其主要缺點(diǎn)是分解溫度低，應(yīng)用時(shí)用量大，僅能阻燃加工溫度較低且物理機(jī)械性能要求不高的高分子材料。另外，氫氧化鎂很容易吸收空氣中的CO2，生成碳酸鎂，使產(chǎn)品變白。

(2)硼和鉬化合物這類阻燃劑主要有硼酸、水合硼酸鋅、鉬酸鋅、鉬酸鈣和鉬酸銨。而水合硼酸鋅阻燃性最好。這類阻燃劑在低溫下熔化，放出水形成玻璃狀覆蓋物，在燃燒過(guò)程中起到隔絕、吸熱和稀釋作用。硼阻燃劑與鹵系阻燃劑具有協(xié)同作用。不適用于加工溫度較高、分解溫度較低的高聚物。

(3)硅類化合物這類阻燃劑可以在燃燒時(shí)生成像玻璃一樣的無(wú)機(jī)層(Si0)，并接枝到高聚物上，生成不燃的含碳化合物形成隔氧膜以阻止燃燒，同時(shí)也可以防止高聚物受熱后流滴。它在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火焰，CO和煙塵，而且有增強(qiáng)效果。所以它是一種很有發(fā)展前途的非鹵阻燃劑。

(4)膨脹石墨這是一種新型無(wú)機(jī)阻燃劑，已在美國(guó)商業(yè)化。其與紅磷之間具有良好的協(xié)同作用，可起到隔離作用，二者經(jīng)常同時(shí)使用。

(5)三氧化二銻三氧化二銻在無(wú)鹵高聚物中的阻燃作用很小，一般不單獨(dú)作為阻燃劑使用，在無(wú)鹵高聚物中阻燃效果較好，與鹵系阻燃劑配合使用效果較好。

有機(jī)阻燃劑。

(1)有機(jī)鹵系阻燃劑有機(jī)鹵系阻燃劑是目前用量最大的阻燃劑，以溴和氯化物為主。溴雖有毒性，但其阻燃效果優(yōu)于氯化物，用量少，深受用戶歡迎。同一種鹵素不同類型的化合物，其阻燃性有差異，其大小次序是：脂肪族>脂環(huán)族>芳香族。

脂族和高聚物相容性好，但熱穩(wěn)定性差；芳香族熱穩(wěn)定性好，但相容性差。含醚基芳香族鹵類化合物與高聚物相容性好，熱穩(wěn)定性高，用量急劇增加。其中溴系阻燃劑最常用的是十溴聯(lián)苯醚，四溴雙酚A。氯系阻燃劑中，以氯化石蠟和全氯環(huán)癸烷最為常用。近年來(lái)，又研制出了四溴雙酚A碳酸酯低聚物、四溴雙酚A環(huán)氧低聚物等系列高分子量鹵素阻燃劑，應(yīng)用前景廣闊。

鹵阻燃劑在分解過(guò)程中產(chǎn)生鹵化氫不燃?xì)?，具有稀釋和覆蓋效應(yīng)。此外，鹵化氫還能與燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的·H反應(yīng)，抑制高分子燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，起到抑制作用。因此，該阻燃劑具有很好的阻燃效果。溴阻燃劑阻燃效果好于氯阻燃劑，其主要原因是溴阻燃劑中HCl與·OH反應(yīng)速度比溴阻燃劑中慢。

(2)有機(jī)磷系阻燃劑目前，商業(yè)化的主要品種有磷酸酯類，如磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸甲苯酯(CDP)、磷酸三(2,3二溴丙)酯及磷酸三(2,3二氯丙)酯等。新型阻燃劑包括季磷酸鹽、磷腈化合物及其聚磷酸酯，具有良好的耐熱性，但阻燃效果不如以前的品種，還沒(méi)有商業(yè)化。其阻燃機(jī)理可歸納為以下幾個(gè)方面。

磷化合物在燃燒時(shí)分解成非燃燒的磷酸液膜，起到覆蓋作用。與此同時(shí)，磷酸進(jìn)一步脫水生成偏磷酸，偏磷酸進(jìn)一步縮合生成聚偏磷酸，使高聚物脫水而成炭，改變了高聚物燃燒過(guò)程的模式，在其表面形成炭膜，隔絕空氣，阻止可燃性氣體的產(chǎn)生，從而起到更好的阻燃作用。這種阻燃劑對(duì)纖維素、聚氨酯、聚酯等含氫氧基高分子材料具有良好的阻燃效果，但對(duì)無(wú)氧聚烯烴高分子材料阻燃效果較差。

(3)有機(jī)氮阻燃劑該類阻燃劑燃燒后產(chǎn)生硝酸，可使高聚物脫水和炭化，因此具有傳遞作用。它主要用于含氧高分子材料的阻燃。對(duì)于烴類高聚物，阻燃效果不明顯；代表品為三聚氰胺及其衍生物。

(4)有機(jī)磷/氮-膨脹型復(fù)合阻燃劑是20世紀(jì)90年代阻燃劑發(fā)展的熱點(diǎn)。該阻燃劑既可以是單一化合物(單體型)，又可以是多個(gè)化合物(復(fù)合型)，都是磷酸酯及其衍生物與含氮阻燃劑的混合物，例如磷酸酯與三嗪衍生物、有機(jī)胺的縮合物和聚磷酸銨的衍生物等。其阻燃機(jī)理是燃燒時(shí)能在聚合物表面形成均勻的發(fā)泡層，起到隔熱和吸熱的作用。這種阻燃劑阻燃效果好，消煙、防滴、低毒，有一定的開(kāi)發(fā)前景。

三、同時(shí)使用阻燃劑。

同時(shí)采用有機(jī)磷阻燃劑和有機(jī)鹵系阻燃劑，兩者具有良好的協(xié)同作用。其原因在于磷系阻燃劑在液相和固相中起作用，鹵系阻燃劑在氣相起作用。二者同時(shí)使用能產(chǎn)生協(xié)同作用。與此同時(shí)，磷-鹵化反應(yīng)生成比鹵化氫重的PX3,PX5,POX3等鹵磷化合物，揮發(fā)和散失困難，且有較大的覆蓋效應(yīng)。與磷和氯阻燃劑同時(shí)使用，其協(xié)同作用略低于磷和溴。另外，無(wú)機(jī)三氧化二銻與鹵系阻燃劑配合使用具有協(xié)同效應(yīng)，因?yàn)樵邴u化物存在的情況下，燃燒產(chǎn)生的SbCl3、SbBr3等鹵化銻的濃度較高，覆蓋在高聚物表面，在氣體狀態(tài)下還能捕獲自由基，具有抑制效應(yīng)。與硅粉相比，鹵素化合物同樣具有協(xié)同作用，其作用機(jī)理與鹵素化合物與磷系化合物同時(shí)使用的原理相似。與氮化物同時(shí)使用，由于氮化物可以加快燃燒過(guò)程中多聚磷酸的形成，既有利于泡沫層的形成，又能防止氮化物隨燃燒氣體而逸散，因此氮化物具有協(xié)同作用。磷氮混和膨脹型復(fù)合阻燃劑就是根據(jù)這一原則研制的。