物質燃燒（shāo）需要三個條件：

（1）必須有可燃物（wù）；

（2）必須（xū）與助（zhù）燃性氣體（最常見也是最主要的就是氧氣，下同）接觸；

（3）溫度達到可（kě）燃物的著火點。

這三個條（tiáo）件缺一（yī）不可。聚（jù）合物的燃燒反應是自由基鏈（liàn）鎖反應。聚合物的阻燃所采取的措施就是基於上述原理。選擇阻燃劑也正是從以上這些方麵來考慮的。

1 阻燃劑的作用機理

1.1 化學法

1.1.1 可燃（rán）性的高分子（zǐ）變（biàn）性

通過阻燃劑參與聚合反應使本來有可燃性的高分子變成不可燃（rán）的（或是可燃性極差的）高分子。主要（yào）手段是交聯、接（jiē）枝和大分子量化。

1.1.2 終止自由基鏈鎖反應等途徑達（dá）到阻燃（rán）或減緩燃燒的作用

聚合物燃燒（shāo）過程中產生的高能量自由基促進（jìn）氣（qì）相（xiàng）燃（rán）燒反應，阻燃劑通過捕獲並消滅這些自由基切斷自由基鏈鎖反應就可以控製燃燒進（jìn）而達到阻燃的目的。

1.2 物理法

主要（yào）通過冷卻、稀釋或形成絕熱層而達到阻（zǔ）燃的目的。

1.2.1 隔離膜機理

高溫下阻燃劑可以在（zài）聚合物表麵形成一層隔（gé）離層使可燃物（wù）與空氣隔（gé）絕從（cóng）而切斷可（kě）燃物必須的助燃源（主要指空氣中的氧氣），這個隔離層（céng）同時有可能起到阻止熱傳遞的作用（yòng）。形成（chéng）隔離膜的方（fāng）式有：

（1）利用阻（zǔ）燃劑熱（rè）降解產物促進聚合物表麵迅速脫水炭化進而形成（chéng）炭化層（céng）。由於單質炭不產生火焰的蒸發燃（rán）燒和分解燃燒，因此（cǐ）具有阻燃保護效果；

（2）某些阻燃劑在燃燒溫度下分解成不揮發的玻璃狀（zhuàng）物質包覆在聚（jù）合物表麵這種致密的保（bǎo）護（hù）層起到了隔離膜（mó）的作用。

1.2.2 冷卻機理

阻（zǔ）燃劑在阻燃過程（chéng）中發生脫水、相變、分解（jiě）或（huò）其它吸熱過程，降低（dī）聚合物表麵和燃燒區域的溫（wēn）度（dù）致使溫度下降到聚合物的著火點以下，從而起到阻燃（rán）的效果（guǒ）。

1.2.3 稀釋機理

一方麵，大多數的阻燃劑在燃燒溫度下釋放出（chū）不能燃燒的非助燃性氣體衝淡了助燃性氣體的濃度到（dào）助燃極限以下；另一方麵，有的（de）助燃劑添加量極大（達50%以上）這（zhè）在（zài）一定程度上稀釋了固體中可燃性物質的濃度從（cóng）而提高（gāo）了該物質的阻燃性。

2 常見阻燃劑的阻燃機理

2.1 無機阻燃（rán）劑

常用無機阻燃劑：銻（tī）化合物阻燃（rán）劑、硼化合物阻燃劑、鋁化合物阻燃劑、赤磷及其它。

一般情況下，這類阻燃劑的填充量大能（néng）起到稀（xī）釋固體可燃物濃度的（de）作用。同時，當它受熱到一定程（chéng）度時開始脫水吸（xī）收熱量並汽化從而降低可燃（rán）物的（de）溫度並稀釋可燃物氣化物和助燃性氣體的濃度同時在可燃物表麵形成氧化物隔離層。

2.2 鹵化磷係阻燃劑

鹵化磷（RcPX）受熱（rè）分解（jiě）成膦R₃P、HX和烷基鹵化物（wù）RX，膦很容易（yì）氧化成（chéng）膦氧化物（wù）（R₃PO），膦氧化物進一步分解（jiě）生成聚矽酸鹽玻璃體覆蓋在可燃物（wù）的表麵形成隔離層。

HX 能把高能（néng）的HO+自由基（jī）捕獲轉變成低能量的X+自由基和（hé）水，水蒸發吸熱成水蒸氣既起到了降（jiàng）溫的（de）作（zuò）用又能起到稀釋助燃（rán）性氣體的（de）作用。同時，X+自由基與烴反應又再生成HX，如此（cǐ）循環把HO+自由基鏈鎖反（fǎn）應切斷，反（fǎn）應如下：

HX +·OH→H₂O+·X

HX+·O·→·OH+·X

HX +H·→H₂+·X

HX+RCH₂·→RCH₃+·X

如果其中添加自由基（jī）或氧化劑則與含鹵阻燃劑起（qǐ）協同作用：

Sb₂O₃+6RCl→2SbCl₃+3R₂O

此外聚合（hé）物阻燃劑體係（xì）分解產生的H₂O、HCl、HBr、CO₂、NH₃和N₂等（děng）不可燃又不助燃性的氣體在一定程度上將（jiāng）可燃物氣化燃燒物及助燃性氣體稀釋從（cóng）而（ér）達到（dào）阻燃效果。

2.3 有機磷（lín）阻燃劑的阻燃機理

當含有機磷阻燃劑的高聚物受熱時，有機磷分解生成（chéng）磷的含氧酸（包括它們中（zhōng）的某（mǒu）些聚合物），這種酸能催（cuī）化（huà）含羥（qiǎng）基化合物脫水（shuǐ）成炭覆蓋在表麵形成隔離層，此隔離層隔熱隔（gé）氧，同時，由於此隔離層導（dǎo）熱性差使高聚物溫度較（jiào）低（dī）從而起到阻燃作用。有機磷係（xì）阻燃劑熱裂解所形成的氣體產（chǎn）物（wù）中含有（yǒu）遊（yóu）離基PO·，它可以（yǐ）捕（bǔ）獲遊離基H·和·OH 致使火焰中H·和·OH的濃度大為下降而起（qǐ）到抑製燃（rán）燒鏈鎖（suǒ）反應的作（zuò）用。反應如下：

H₃PO₄→HPO₂+PO·+其它

PO·+H·→HPO

HPO+H·→H₂+ PO·

PO·+·OH→HPO+·O·

2.4 矽化合物阻燃劑的阻（zǔ）燃機理

矽化合（hé）物主要用於PC的阻燃（rán）。一（yī）般認為，矽氧基阻燃PC的作用是按凝聚相阻燃機理即通過生（shēng）成裂解炭層和提高炭層的抗（kàng）氧化性實現其阻燃功效的。另外,矽阻（zǔ）燃PC也比單一PC更易發生Fries重排反應（yīng）,這也能加速PC的（de）交聯和成炭。

2.5 膨脹型阻燃劑

膨脹型阻燃劑是近年來開發的以磷、氮為主要組（zǔ）成的阻燃劑，含這類（lèi）阻燃劑受熱時，表（biǎo）麵能形成（chéng）一層致密泡沫炭層，起到隔熱、隔氧、抑煙，又（yòu）能防止熔滴，具有良好的阻燃（rán）性能。

2.6 協同作用機（jī）理（lǐ）

將現有阻燃（rán）劑進行複配，使各種作用機理共同發（fā）生作用（yòng）從而達（dá）到降低阻燃劑用量並起到（dào）更好的阻燃效果。如Sb₂O₃與有機鹵協同使用可構（gòu）成一種非常有效的阻燃體係。有機鹵化物放出HX或鹵素再與Sb₂O₃作用生成三（sān）鹵化銻或鹵化銻酰，這些銻化合物（wù）具有（yǒu）阻（zǔ）燃作用，其中產物SbX₃阻燃作用很大，它能形成一種惰性氣體減少可燃物與助燃性氣體接觸，高溫下揮發進入火焰中分解生成各種銻化物和鹵素遊離基，它們改變了火焰的化學性質，消耗了火焰的能量（liàng）從（cóng）而起（qǐ）到阻燃作用。

3 結（jié）語

目（mù）前關於阻燃機理僅知其一二，還遠遠不夠。隻有機理方麵的研究透徹了，阻（zǔ）燃劑和阻燃材料的開發才有針對性和（hé）目的性，達到“阻燃設計（jì）”的目的。隨著人們健康環（huán）保意識的增強（qiáng），尋求環保化、低毒化、高效化、多功能（néng）化的阻燃劑已成為阻燃劑行業的必然趨勢。

來源：張鐵江（武（wǔ）漢科技學院化工學院，湖北武（wǔ）漢（hàn） 430073）

參考文獻

[1] 歐育湘，趙毅，孟征．矽係化合物阻燃（rán）聚碳酸酯及其阻燃機理．高分子材料科學（xué）與工程，2008；24(12)：6-10

[2] 尹國強，廖列文，康正．塑料阻燃劑的合成研究進展．應用化工，2003；32（04）：

[3] 趙光輝，程金海，陳勇．我國（guó）阻燃劑的生產水平及發展動向．化工科技市場，2004；（7）：

[4] 梁誠．我國阻燃劑生（shēng）產現狀與發展趨勢．精細石油化工進展，2（2）：38-47

[5] 李臘梅，佟芍朋，周政懋．我國阻燃劑行業狀況（kuàng）．精細與專用化學品，2007；15（32）：26-31

[6] 童（tóng）孟良（liáng），周芝蘭，許沅沅．無機阻燃劑的（de）研究進展．化工文摘，2008；（2）：45-48。

[7] 戴昉納（nà），趙偉，由（yóu）婷，陳國柱，孫思（sī）修．無機阻燃劑的應用進展．精細與專用化學品，2007；15（2）：5-8

[8] 王曉英，畢成（chéng）良，李俐（lì）俐（lì），張寶（bǎo）貴．新型環保阻燃劑的研究進展．天津化工，2009；23（1）：8-11

[9] 李響，錢立軍（jun1），孫淩剛（gāng），周政懋．阻燃劑的發展（zhǎn）及其在阻燃塑料中的應用．塑料（liào），2003；32（2）：79-83

[10] 夏俊，王良芥，羅和安．阻燃（rán）劑（jì）的發展現狀和開發動向．應用化工，2005；34（1）：1-4

[11] 楚紅英，韓永（yǒng）軍．阻燃劑的發展現狀和開發動（dòng）向．科技（jì）資訊，2007；（23）：7-8

[12] 劉霞，李燕芸，呂九琢．阻燃劑（jì）的現狀與發展趨勢．廣東化工，1999；（2）：111-114

[13] 鄧（dèng）蘭，諸林，周文（wén）勇．阻（zǔ）燃劑的（de）應用與發展．西南石油（yóu）學院學報，1996；18（2）：106-110

[14] 陳建．阻燃（rán）劑應用研究綜述．化工（gōng）中（zhōng）間體，2007；（10）：25-29

[15] 周亨近．阻燃技術的現狀與發展．國外塑料，1995；（1）：9-17