（一）阻燃剂分类

阻燃剂是一种能够阻止高分子材料引燃或抑制火焰传播的助剂。就目前实际应用的情况看，高分子材料的阻燃改性有两种方式，一种是添加阻燃材料，与高分子基体树脂共混，制造出阻燃高分子复合材料；另一种办法是采用具有阻燃元素的反应性单体与高分子进行共聚合反应，制成阻燃高分子材料。混合时还可产生协同效应。从阻燃剂成分的不同可以将其分为含卤、含氮、含磷无机阻燃剂。阻燃剂之所以具有阻燃作用，是其在聚合物燃烧的过程中，能够阻止或抑制其物理的变化或氧化反应的速度。不同种类的阻燃剂的阻燃机理与作用是不一样的。

反应型阻燃剂  作为反应组分一起，以化学键键入聚合物分子中，从而不会析出也不会挥发，保持其燃烧。此外，反应型阻燃剂没有增塑作用，不会影响聚合物热稳定性。这种聚合物多用在热固性材料（特别是聚酯、环氧树脂、聚氨酯）中。

添加型阻燃剂  可以在聚合物反应前或反应过程中引入塑料中，更多的是在聚合反应后引入。这种阻燃剂特别适用热塑性塑料。如果能和塑料相容，还可同时做增塑剂，否则亦可作为填充剂。

添加型或反应型阻燃剂与其他添加剂 混用时，能产生附加效应、协同效应或反协同效应。如果说附加效应是其分别单独作用时的总和，则协同效应和反协同效应分别比此总和大一些和小一些。单独使用增效剂时没有协同效应，或者说几乎没有，只是与特定阻燃剂一起使用时才产生协同效应。由于增效剂一般比增塑剂便宜，协同效应在实际应用中有非常重要的意义。

同大多数添加剂相比，阻燃剂会明显降低塑料的性能。因此必须在阻燃剂引起塑料性能降低和要求改进防火安全间进行综合平衡。理想的阻燃剂应当易于引入塑料并与之相容，且不改变其力学性能。阻燃剂还应当无色、有优良的光稳定性、耐老化且耐水解。阻燃剂必须和聚合物的降解温度相匹配，即阻燃剂阻燃作用始于塑料降解温度以下，且持续于整个塑料降解温度范围内。阻燃剂还必须无腐蚀性、耐温、少量而高效、无味道、无有害的生理影响。此外，要求阻燃剂只放出少量的烟及有毒气体且尽可能价廉。

（二）聚合物的燃烧

聚合物的燃烧是可燃物与氧化剂的一种快速氧化反应，通常伴随着放热、发光现象，生成气态与凝聚态产物。 聚合物在燃烧过程中同时伴随有聚合物在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中扩散、与空气混合形成氧化反应物及气相链式燃烧反应。聚合物的性质如比热容、热导率、分解温度、分解热、燃点、闪点和燃烧焓等因素对燃烧有很大影响。聚合物热裂解产物的燃烧反应是按自由基反应进行的。

（1）          链引发反应

        RH┄_△┄→R·+H·

（2）          链增长反应

        R·+O₂→ROO·

        RH+ROO·→ROOH+R·

（3）          链支化反应

         ROOH→RO·+OH·

         2ROOH→ROO·+RO·+H₂O

（4）          链终止反应

         2R·→R-R

         R·+OH·→ROH

         2ROO·→ROOR+O₂

从聚合物燃烧反应可以看出，要抑制或减少其燃烧反应的发生，有效的办法是捕捉燃烧中产生的自由基H·和·OH。

（三）阻燃剂的作用和阻燃方式

阻燃剂主要从以下几个方面起阻燃作用：

①        稀释效应。主要起稀释塑料中可燃物的浓度和稀释燃烧过程中氧的浓度的作用。

②        隔绝效应。在燃烧过程中产生不燃烧气体或泡沫层或形成一层液体或固体的覆盖层，使火焰与氧气隔绝。

③        冷却效应。吸收塑料在燃烧过程中释放出来的热量，使塑料温度下降，从而阻止聚合物继续降解或裂解，使挥发气体的来源中断。

④        消除效应。通过钝化作用消除燃烧过程中的链式反应中产生O·、·OH等自由基，使燃烧过程的链反应中断。

不同种类的阻燃剂所起的阻燃作用不一样，有的起一种作有的则同时起几种作用。

阻燃的方式主要有物理方式阻燃和化学方式阻燃。

⑴物理方式阻燃

①冷却。用添加剂产生的吸热过程使材料基质冷却到持续燃烧所需温度以下，例如氢氧化铝（三水合物）。

②形成保护层（涂层）。用气相或固相保护层把浓缩可燃层与气相隔开，从而十可燃层冷却，只放出少量裂解气体，同时使燃烧所必须的氧气被隔绝且热传递受阻，例如磷化物。

③稀释。加入惰性物质（填料）和分解时放出惰性气体的添加剂，以稀释气相或固相中的可燃物质，从而使温度达不到混合气体的燃点，实现阻燃，例如氢氧化铝。

⑵化学方式阻燃  能够阻止燃烧的最重要的化学反应是在固相和气相中完成的。其中固相中发生的反应有阻燃剂能加速聚合物的裂解，同时使聚合物产生显著流动特征，并因此导致了熔体低落。

（四）常用阻燃剂的选用

常用的阻燃剂多为有机阻燃剂。目前的有机阻燃剂有以下几类：溴系阻燃剂、氯系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和氮磷型阻燃剂等。常用的无机阻燃剂有以下几类：水合氢氧化铝、水合氢氧化镁、硼化物和红磷等。

2002年欧盟各成员国出台了《关于报废电子电器设备指令》和《关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令》。根据指令要求，2006年7月1日以后投放欧盟市场的电子和电气产品不得含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等6种有害物质，这意味着以多溴联苯醚/三氧化二锑协同效应阻燃为主的含卤素类阻燃剂的应用必将受到严重的打击；因此，研究开发符合国际阻燃标准和环保要求的无卤阻燃树脂已迫在眉睫。目前对树脂原料的无卤（微卤）阻燃研究的较流行的阻燃体系是无机金属的氢氧化物[Al（OH）₃或Mg（OH）₂]以及阻燃合金体系。

与有机阻燃剂相比，无机阻燃剂有如下特点：①无毒或低毒，燃烧时产生气体量少；②资源丰富，价格低廉；③燃烧时发烟量少，有时还能起消烟作用等。但由于阻燃效果差（个别品种外），使用量大，常会影响塑料制品的机械性能。但随着对环境及安全的要求日增，无机阻燃剂得用量也在不断增加。

氢氧化铝 由于其价格低廉，易引入塑料，目前应用最为广泛。在180-200℃间，分解为氧化铝，吸热并释放出水蒸气。

2Al（OH）₃→Al₂O₃+3H₂O-298KJ/mol

此反应触发了影响燃烧的各个过程：

①  分解吸热使聚合物冷却，减少裂解产物的生成；

②形成于基质表面的氧化铝和炭化产物一同起到隔绝保护层的作用；

③释放出来的水蒸气稀释了气相，并在凝聚相表面取代了氧气而形成保护层。

所有这些均为物理过程。和氢氧化铝阻燃机理相同的另一种无机阻燃剂是氢氧化镁，能在250-300℃间进行分解，与氢氧化铝有协同效应。红磷可以起到增效剂作用，与其混合也有协同效应。

氢氧化铝可以与酞酸酯偶联剂与硅烷偶联剂并用，处理其表面；其颗粒大小也影响阻燃性能；添加0.2-1.5﹪的抗氧剂与氢氧化铝并用，有协同阻燃作用。

（五）燃烧性能的评判

通常采用氧指数作为作为评估塑料制品的耐燃性能。氧指数越高，即维持平衡燃烧时，所需的氧气越多，材料愈难燃烧。一般认为：氧指数21以下为可燃性，22-25为自熄性，26以上为阻燃性。与氧指数并行的还有美国的UL标准（UL-94），该标准为观察塑料在直接接触火源时的燃烧情况，分为三级：V-0级 离火后10s自熄，并不引燃其下方30cm处药棉；V-1级 离火后10-30s内熄灭，并不引燃其下方30cm处药棉；V-2级 离火后30s内熄灭，但引燃其下方30cm处药棉。