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　　絕大多數塑料是可燃的，在使用過程中存在著火災隱患，因此需要對塑料進行阻燃改性。較早的改性劑是鹵系阻燃劑，目前依然占據主導地位，其阻燃效果好，但在燃燒時會產生有毒的腐蝕性氣體(如溴化氫等)及大量煙霧，發生火災時給人的逃生帶來極大困難。近年來，降低燃燒時的生煙量及有毒氣體排放量、提高阻燃塑料的綜合性能的呼聲日益高漲。 膨脹阻燃技術是在阻燃涂料的基礎上于20世紀90年代中期發展起來的新型阻燃技術。在膨脹型阻燃劑(IFR)阻燃塑料時，塑料表面會形成一層均勻的炭質泡沫層，該層在凝聚相中起到隔熱、隔氧、抑煙和防止融滴的作用，且低煙、低毒、無腐蝕性氣體產生。因此，膨脹阻燃技術已成為當前最活躍的阻燃研究領域之一。

　　1 膨脹型阻燃劑的分類

　　IFR主要分磷氮類阻燃劑和可膨脹石墨兩類，磷氮類阻燃劑又分單體型磷氮類阻燃劑和混合型磷氮類阻燃劑兩類。

　　1.1 磷氮類阻燃劑

　　1.1.1 磷氮類阻燃劑的組成

　　磷氮類膨脹型阻燃劑主要由炭源(成炭劑)、酸源(脫水劑)和氣源(發泡劑)3部分組成。炭源是能生成膨脹多孔炭層的物質，一般是含碳豐富的多官能團(如-OH)成炭劑，如季戊四醇及其二縮醇、淀粉等，其有效性與活性羥基的數量有關，應在低于自身或塑料基體分解的溫度下先與炭化催化劑反應。酸源一般是在加熱條件下釋放無機酸的化合物，對無機酸的要求是沸點高和氧化性不太強，它必須能使含碳多元醇脫水，但在火災發生之前不宜發生脫水反應，所以常用的酸源都是鹽或酯。氣源是受熱放出惰性氣體的化合物，一般是銨類和酰胺類物質，如尿素、蜜胺、三聚氰胺等，須在適宜的溫度下分解，并產生大量氣體。 單體型磷氮類阻燃劑就是炭源、酸源、氣源共同存在于同一分子中，分子結構中一般都含有自由的、可離子化的氫的衍生物，因此才能在加熱時產生膨脹作用。混合型磷氮類阻燃劑是由磷酸鹽、多元醇和含氮化合物三部分組成的混合物。其中比較典型的就是聚磷酸銨/季戊四醇/三聚氰胺(APP/PER/MEL)阻燃體系。

　　1.1.2 磷氮類阻燃劑的阻燃機理

　　膨脹型阻燃劑在受熱時，成炭劑在脫水劑作用下脫水成炭，炭化物在膨脹劑分解的氣體作用下形成蓬松發孔封閉結構的炭層。該炭層為無定形炭結構，其實質是碳的微晶，一旦形成，其本身不燃，并可阻止塑料與熱源間的熱傳導，降低塑料的熱解溫度。另外，多孔炭層可以同時阻止熱解產生的氣體擴散以及外部氧氣擴散到未裂解塑料表面，使燃燒的塑料得不到足夠的氧氣和熱能而自熄，是典型的凝聚相阻燃機理。炭層形成的歷程是：

　　(1)在較低的溫度下酸源釋放出無機酸。

　　(2)在稍高與釋放酸的溫度下，發生酯化反應，體系中的胺可以作為酯化反應的催化劑。 m.cqhongluan.cn

　　(3)體系在酯化前和酯化過程中熔化。 m.cqhongluan.cn

　　(4)反應產生的水蒸氣和由氣源產生的不燃性氣體使熔融體系發泡，與此同時，多元醇磷酸酯脫水炭化，形成無機物及炭殘留物，且體系進一步膨脹發泡。 (5)體系膠化和固化，形成多孔泡沫炭層。 1.2 可膨脹石墨

　　可膨脹石墨(Expandable Graphite，EG)是一種新型無鹵阻燃劑，它是由天然石墨經濃硫酸酸化處理，然后水洗、過濾、干燥后在900-1 000℃下膨化制得。可膨脹石墨被迅速加熱至300℃左右時，可沿結晶結構的C-軸方向膨脹數百倍。膨脹后的石墨由原來的鱗片狀變成密度很低的“蠕蟲”狀，形成了一個高效絕熱、隔氧層。可膨脹石墨在阻燃過程中起到在塑料表面形成堅韌的炭層，從而將可燃物與熱源隔開的作用，并在膨脹過程中，大量吸熱，降低了體系的溫度，同時釋放夾層中的酸根離子，促進脫水炭化，以及結合燃燒產生的自由基使鏈反應中斷。可膨脹石墨與磷化合物、金屬氧化物復合使用，能產生協效作用，用量很少就能達到阻燃目的問。但用該類阻燃劑改性的材料外觀差，使用范圍受到限制。

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