• 反应型阻燃剂的出现
– 20世纪50年代美国Hooker公司研制出多种含卤、含磷反应型阻燃剂单体，它 们可应用于一系列缩聚高分子化合物
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衡量阻燃性的指标
氧指数（OI）
氧指数定义为塑料试样在N2-O2混合气体中保持连续 燃烧所需的最低氧气体积分数。
[O 2 ] OI 100% [ N 2 ] [O 2 ]
• 硼酸和水合硼酸盐都是低熔点的化合物，加热时形成玻璃状涂层．覆 盖于聚合物之上。 • 例如硼酸
• 当温度高于325℃时，产物软化形成玻璃状物质，加热到500℃ 时．呈多孔性物质。 • 阻燃剂在燃烧温度时可使材料表面脱水 炭化，形成一层多孔性隔热焦炭层。从而阻止热传导而起阻燃作用。 如经磷化物处理过的纤维素，当受热时．纤维素首先分解出磷酸。它 是一种有很好脱水作用的催化剂，与纤维素作用的结果．脱去水分留 下焦炭。当受强热时，磷酸聚合成聚磷酸。后者是一种更强有力的脱 水催化剂。
聚酰胺(PA1010)
软质聚氯乙烯(SPVC) 聚酰胺(PA6)
氧指数
25.5
26.0 26.4
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP) 聚苯乙烯(PS) 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS) 环氧树脂(EP) 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 氯化聚醚(CP)
聚酰胺(PA66)
聚碳酸酯(PC)
24.3
24.9
聚偏氯乙烯(PVDC)
聚四氟乙烯(PTFE)
60.0
95.0
理想的阻燃剂
– 阻燃效率高，添加量少； – 无毒，无烟，对环境友好； – 热稳定性好，便于加工； – 对被阻燃物各项性能影响小，不渗出，便于回收； – 使用方便，使用面广，还要价格便宜。
– 同时具有上面这些要求的阻燃剂几乎是不存在的，只能是在满足基本
RO2·＋ RH → ROOH ＋ R·
(3)链支化
ROOH → RO·＋ HO· 2ROOH → ROO·＋ RO· + H2O
(4)链终止 R·＋ R·→ R－R RO· ＋ RO·→ ROOR RO2· ＋ RO2·→ ROOR ＋ O2 R· ＋ HO·→ ROH
聚合物受热分解产物，主要包括： ①可燃气体，如甲烷、乙烷、丙烷、甲醛、 丙酮、一氧化碳等； ②不燃气体，如二氧化碳、氮气等； ③液体产物，即熔融降解聚合物和预聚体；
17.3
17.4 18.0 18.1 18.2 19.8 20.0 20.6 23.0
酚醛树脂(PF)
聚苯醚(PPO) 聚砜(PSF) 蜜胺树脂(MF) 聚酰亚胺(PI) 聚苯硫醚(PPS) 纯聚氯乙烯(PVC) 硬质聚氯乙烯(HPVC) 聚苯并咪唑(PBI)
30.0
30.0 32.0 35.0 36.0 40.0 45.0 50.0 58.0
腐蚀性的气体和烟尘，因此由其引起的火灾所造成的后果就更为 严重。正有鉴于此，聚合物材料阻燃技术的开发已引起世界各国
的高度重视。
聚合物燃烧反应
聚合物热分解产物的燃烧是按自由基链式反应进行的，其机
理与聚合物热氧降解类似，包括下述四步： (1)链引发
RH
(2)链增长
hv/Δ
R· + H·
R· ＋ O2 → RO2·
要求的前提下取得最佳的综合平衡。
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聚合物燃烧
合成聚合物材料具有优良的性能，其应用范围越来越广，特
别是在建筑、交通、家具、电子电器及日用制品等行业被大量使
用，获得了显著的经济效益和社会效益，已逐步代替了传统材料。 但是，绝大多数常用合成聚合物材料在空气中是可燃或易燃的，
并且，与天然聚合物材料相比，在燃烧时会产生更多的有毒且具
仍是阻燃技术和研究的主流。
• 膨胀型防火涂料的研究
– 1938年，Tramm第一次提出膨胀型防火涂料的配方，它以磷酸二铵为催化剂， 以二氰二胺为膨胀发泡剂，以甲醛为碳化剂。
• 阻燃技术在军事上首次应用
– 第二次世界大战中，美国开发了以四羟甲基氯化磷为主的一系列纤维素的阻 燃整理剂。同时军队对阻燃、防水帆布帐篷的需要，促进了氯化石蜡、氧化 锑和黏结剂的阻燃系统的发展。
阻燃技术发展简介
• 阻燃技术最早历史记录
– 在公元前83年，古希腊人在围攻战中采用矾溶液处理木质碉堡，提高木质 碉堡的阻燃性能
• 第一个阻燃纤维专利
– （英国专利551）1735年Wyld以矾液、硼砂及硫酸亚铁处理木材和纺织品
• 幕布阻燃处理
– 1820年盖·吕萨克受法国国王路易十八的委托，研究剧院窗帘的阻燃方法， 他发现磷酸铵、氯化铵和硼砂的混合物对亚麻和黄麻的阻燃十分有效，并 成功地在巴黎剧院的幕布进行了阻燃处理
阻燃剂的分类与应用
黄建江 冯婉芹

阻燃剂及其发展
阻燃剂又称难燃剂，耐火剂或防火 剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂 。主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或 防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使 其点燃时间增长，点燃自熄，难以点燃。

④固体产物，如碳化物等；
⑤烟气，即悬浮于空气中的固体(如碳)颗粒。
阻燃机理
阻燃机理有多种，分述如下。 1.保护膜机理（覆盖效应）
阻燃剂在燃烧温度下形成了一层不燃烧的保护膜， 覆盖在材料上，隔离空气而阻燃，这又可分为两种情况。 (1)玻璃状薄膜 阻燃剂在燃烧温度下的分解成为不挥发、不氧化的 玻璃状薄膜．覆盖在材料的表面上，可隔离空气(或氧)， 且能使热量反射出去或具有低的导热系数．从而达到阻燃 的目的。如使用卤代磷作阻燃剂就是这种情况。
• 阻燃理论研究
– 1913年，化学家珀金（Perkin）采用锡酸盐浸渍绒布，再用硫酸铵溶液处 理，获得较好的阻燃性能。它还对阻燃机理进行了理论上的研究，开创了 阻燃技术新纪元，标志着近代新阻燃方法的开始。
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• 阻燃剂协同效应的发现：
– 1930年，人们发现氧化锑—氯化石蜡协效阻燃体系，并将其在高分子材料中 广泛应用，卤-锑协效作用的发现被誉为近代阻燃技术的一个里程碑，至今
式中，[N2]和[O2]代表两种气体的流量。 • 塑料的氧指数越小，说明其连续燃烧所需氧气的浓度 越低，材料越易燃；反之，塑料的氧指数越大，说明 其连续燃烧所需氧气的浓度高，材料越不易燃。
常见塑料的氧指数
塑料烯(PE)
氧指数
14.9
17.0 17.1
塑料品种