隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高分子材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人類社會(huì)的許多領(lǐng)域，然而高分子材料容易燃燒，這就限制了其產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。在生產(chǎn)過(guò)程中添加阻燃劑，能夠提升高分子材料的耐高溫、耐燃性，也是制備阻燃型高分子材料的主要方法。

根據(jù)使用原理的差異，阻燃劑可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑通常以物理方式摻入聚合物中，使用起來(lái)經(jīng)濟(jì)方便，但是它一般與聚合物相容性較差，需較大的添加量才能達(dá)到較好的阻燃效果，并且存在降低高分子材料機(jī)械性能的缺陷。

與添加型阻燃劑的原理不同，反應(yīng)型阻燃劑能與單體形成共聚物或者對(duì)高分子進(jìn)行接枝反應(yīng)，因此可使材料具有持久阻燃性。而且反應(yīng)型阻燃劑對(duì)高分子材料的機(jī)械力學(xué)性能影響較小，只需少量就能達(dá)到較好的阻燃效果，是目前阻燃劑的熱門課題。

一、

反應(yīng)型阻燃劑的阻燃機(jī)理

高分子材料的燃燒過(guò)程是一種具有多相反應(yīng)化的復(fù)雜過(guò)程，既伴隨著物理變化，又存在著化學(xué)變化。反應(yīng)型阻燃劑在不同的阻燃體系中表現(xiàn)出了不同的阻燃機(jī)理，這是由于阻燃劑自身的成分差異以及不同聚合物的材料特性造成的。但就一般情況而言，反應(yīng)型阻燃劑的阻燃機(jī)理可以劃分成氣相機(jī)理和凝聚相機(jī)理兩類。

01 氣相機(jī)理

與燃燒過(guò)程相對(duì)應(yīng)，反應(yīng)型阻燃劑的氣相阻燃機(jī)理既包括物理作用也包括化學(xué)反應(yīng)的作用，更多的是兩者起到的協(xié)同作用。

物理作用主要表現(xiàn)在部分反應(yīng)型阻燃劑能夠吸收環(huán)境中的熱量發(fā)生分解并釋放出如氮?dú)?、氨氣和二氧化碳等不可燃?xì)怏w，這些氣體通常能夠稀釋聚合物材料裂解處或者火焰中心區(qū)域的可燃性氣體，使其濃度降低到燃燒極限之下，從而達(dá)到阻止材料繼續(xù)燃燒的目的。

有時(shí)一些不可燃性氣體還具有散熱的作用，可以降低周圍環(huán)境的溫度?；瘜W(xué)作用則主要體現(xiàn)在自由基的捕捉機(jī)理上，比如有的磷系阻燃劑能夠在溫度較高的環(huán)境中釋放出相關(guān)的自由基與有助于燃燒進(jìn)行的H.和OH.發(fā)生反應(yīng)，在這種情況下就可以阻止燃燒的鏈反應(yīng)，較大幅度地減少火焰釋放的熱量。

02 凝聚相機(jī)理

反應(yīng)型阻燃劑的阻燃機(jī)理在凝聚相有著多種作用模式，一般成炭作用是較為普遍的模式。反應(yīng)型阻燃劑通常能夠較大幅度地增加聚合物的成炭量，特別是含氧高分子，如環(huán)氧樹脂、纖維素等。

炭層一般形成于氣相和凝聚相的邊界區(qū)域，具有較好的保護(hù)作用，可以看作是一道保護(hù)屏障，阻止空氣中的氧傳送和熱量輸送，達(dá)到抑制可燃性氣體產(chǎn)生的效果。以阻燃劑在棉織物上的應(yīng)用為例，其在凝聚相中使纖維大分子鏈的熱裂解反應(yīng)歷程發(fā)生變化，并促進(jìn)了脫水、交聯(lián)等反應(yīng)的進(jìn)行，逐漸形成炭層，在此過(guò)程中增加了碳?xì)堅(jiān)坎⑶铱扇夹詺怏w的量也有所減少。

反應(yīng)型阻燃劑不僅能夠增加碳?xì)埩浚€可以促進(jìn)碳的抗氧化，阻止碳被完全氧化成二氧化碳，從而減少氧化作用所釋放的熱量。除成炭作用外，反應(yīng)型阻燃劑在凝聚相的作用模式較為復(fù)雜，還包括自由基抑制、熔融高分子黏度影響機(jī)制以及表面涂層作用等方面。

通常情況下，反應(yīng)型阻燃劑在阻燃材料中的主要作用是在聚合物燃燒時(shí)生成不可燃?xì)怏w，稀釋可燃?xì)怏w的濃度，有效降低材料在燃燒和分解時(shí)的熱效應(yīng)，并且增加炭化作用的量，阻礙氧和熱量的傳遞。此外，有的高分子材料在經(jīng)反應(yīng)型阻燃劑處理后，其引燃溫度有著較大幅度地提高，也達(dá)到了阻燃的效果。

二、反應(yīng)型阻燃劑的應(yīng)用

01  環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂（EP）是一類分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)或以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子聚合物。其具有優(yōu)異的力學(xué)性能與靈活的加工工藝，可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成具有優(yōu)良的絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性的高聚物，在黏合劑、澆注料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但由于環(huán)氧樹脂的阻燃性較低，一般情況下需要對(duì)其進(jìn)行阻燃改性來(lái)滿足特殊工藝技術(shù)的要求。

02 聚氨酯

聚氨酯（PU）是由氨基甲酸酯連接的有機(jī)單元組成的聚合物，具有較為良好的抗噪、隔熱、耐磨等多項(xiàng)優(yōu)異性能。在未經(jīng)阻燃處理的情況下，聚氨酯材料的極限氧指數(shù)（LOI）約為18%，容易燃燒并釋放大量熱量和對(duì)人體有害的有毒氣體。

反應(yīng)型阻燃劑一般是通過(guò)接枝反應(yīng)把帶有阻燃功能的基團(tuán)引入到聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中，以此來(lái)提高聚氨酯材料在高溫環(huán)境中的阻燃效果和熱穩(wěn)定性。

03 棉織物棉織物因其舒適性和透氣性而被廣泛應(yīng)用于服裝與裝飾行業(yè)，然而它的熱穩(wěn)定性較差，可能會(huì)在日常生活中引起火災(zāi)。因此，對(duì)棉織物改性從而獲得阻燃性并且提高熱穩(wěn)定性是非常有必要的。大量研究表明，在棉纖維中加入阻燃劑是降低其易燃性的一種簡(jiǎn)單有效的方法。

04 阻燃紙紙制品由于重量輕成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于包裝、建筑、裝修、農(nóng)業(yè)和日用品行業(yè)，但是大部分紙張通常是由纖維抄造而成的，由于其易燃特性，常易引發(fā)火災(zāi)，從而造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此賦予紙張優(yōu)異的阻燃性對(duì)于減少火災(zāi)發(fā)生量、擴(kuò)大紙制品的應(yīng)用范圍具有重要意義。一般情況下，紙用阻燃劑不僅會(huì)對(duì)紙張的阻燃性能產(chǎn)生重要影響，也會(huì)對(duì)其機(jī)械性能產(chǎn)生較大的影響。添加型與反應(yīng)型阻燃劑均可應(yīng)用于阻燃紙的制備過(guò)程中。但是由于原理的差異，添加型阻燃劑通常只需將其添加于紙漿中，或利用涂布、浸漬等物理方法來(lái)處理紙張表面，通過(guò)這種方法所制得的阻燃紙耐久性較差。

由于高分子材料在市場(chǎng)上的廣泛應(yīng)用，阻燃劑的開發(fā)利用已經(jīng)得到了較大程度的發(fā)展。但隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，人們開始不斷追求阻燃效果好、無(wú)毒無(wú)害以及低用量的環(huán)保型阻燃劑。反應(yīng)型阻燃劑能夠以化學(xué)反應(yīng)的方式引入到高分子材料中，與添加型阻燃劑相比，它具有低毒環(huán)保、低量的優(yōu)點(diǎn)，并且不會(huì)對(duì)材料的機(jī)械性能造成較大影響，越來(lái)越受到市場(chǎng)的歡迎。

但是由于工藝設(shè)備與生產(chǎn)方式的制約，目前反應(yīng)型阻燃劑也存在著制備成本高以及難以大規(guī)模生產(chǎn)的局限性，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是如何利用價(jià)格相對(duì)低廉的原材料進(jìn)行研發(fā)以及逐步探索出一套成熟完善的工業(yè)生產(chǎn)方法。此外，還需要利用先進(jìn)的科技手段對(duì)阻燃劑的阻燃機(jī)理進(jìn)行更加深入的研究。