膨胀型阻燃剂的研究进展

膨胀型阻燃剂的研究进展
摘要：膨胀型阻燃剂具有较好的稳定性以及良好的阻燃性能，并且对基体机械
性能的影响较小，因此寻找高效膨胀型阻燃剂成为研究热点之一。

本文介绍了国
内外对膨胀型阻燃剂的研究，对膨胀型阻燃剂的研究进展及现状进行了详细的介绍，并对膨胀型阻燃剂的发展趋势进行了展望。

关键词：膨胀型阻燃剂；小分子；大分子；改性
一、引言
高分子材料有着独特的性质和优良的加工性能，在现代生产、生活中得到了广泛应用。

但是高分子材料普遍存在易燃的缺点，因此阻燃剂的开发与利用成为重要的研究热点。

膨胀
型阻燃剂（IFR）具有阻燃效率高、低烟、低毒等优点，是一种环境友好型阻燃剂。

膨胀型阻
燃剂符合社会对阻燃剂的要求，是阻燃剂发展的主流趋势。

二、膨胀型阻燃剂
（1）小分子膨胀型阻燃剂
三聚氯氰由于具有特殊的三嗪环结构，并且有三个活泼性不同的Cl原子，在反应过程中，不同的反应温度可使Cl原子呈现出不同的活性，通常用于三嗪系阻燃剂合成过程中的起
始剂。

Xin Wang等人[1]以三氯氧磷、季戊四醇和CYC为原料，合成了具有高度对称性的三嗪
含环化合物（PEPATA），将其作为炭化剂应用于膨胀型阻燃环氧树脂（IFR-EP）中。

通过极
限氧指数（LOI）实验结果表明，LOI值从纯环氧树脂的21.5%增加到IFR-EP的34.0%，阻燃性能得到了改善。

（2）大分子膨胀型阻燃剂
三聚氯氰衍生的大分子一般以醇胺或者胺类等小分子与CYC中的Cl进行反应，可以合
成线性或超支化型大分子成炭剂。

Xinqing Su等人[2]以CYC、二苯胺和乙二胺为原料，通过亲核反应合成了一种新型的含
三嗪和二苯基的炭化剂（PTCA），PTCA与APP复配形成IFRs，与PP共混的到阻燃复合材料，考察了其阻燃性和热稳定性。

试验表明，在纯PP中加入20% IFRs时可使阻燃级别达到V-0
级，同时，LOI值从17.5%上升到31%。

TG结果表明，PTCA具有良好的成炭性能，与APP复
合使用可显著提高PP的热稳定性。

Panyue Wen等人[3]以CYC和哌嗪为原料，制备了一种新型超支化炭化发泡剂（HCFA）。

该发泡剂与APP在30wt%的负载下和PP共混得到阻燃复合材料。

TG分析结果表明，
HCFA/APP体系能够有效提高炭渣的热稳定性和热氧化稳定性。

（3）膨胀型阻燃剂的改性
传统的阻燃剂存在许多缺点，如不能防潮、添加量大、阻燃效果不稳定等。

为了改善阻
燃剂的性能，满足应用中的需求，需要对膨胀型阻燃剂进行改性和加工。

Huang等[4]将膨胀型阻燃剂（IFR）、碳纳米管（CNTs）和石墨烯注入 PP基体中制备出
一种新型PP复合材料。

结果表明，当PP／IFR／碳纳米管／RGO纳米复合材料含18%的IFR、1%的CNTs和1％（质量分数）的石墨烯时，热稳定性和焦炭产率都得到提高，PHRR减少约83%，LOI值达到31.4%，并达到UL-94 V-0等级。

Feng等人[5]合成了一种新型炭化发泡剂（CNCA-DA），并与APP复配形成IFR，与PP
共混形成PP/IFR体系，研究了硼酸锌（ZB）对PP/IFR体系阻燃性能和热稳定性的影响。

实验结果表明，在PP/IFR中加入1wt%ZB时，LOI值由27.1%提高到30.7%。

TGA结果表明，ZB能
提高PP/IFR体系的高温热稳定性，增加了残炭量。

三、总结展望
膨胀型阻燃剂具有阻燃性能好、发烟量少、发热量低等优点，但膨胀型阻燃剂也存在一
定的缺点，如添加量比较多、耐水性较差，对基体力学性能损害大等。

为了同时满足阻燃性
能和力学性能的要求，今后的研究主要有以下几个方向利用纳米技术降低阻燃剂粒度，减小
其对高分子材料力学性能的影响；对阻燃剂进行改性，改进其耐水性，提高分散性和相容性，以提高高分子材料的力学性能；合成可提高阻燃性能和力学性能的双官能团单分子阻燃剂。

参考文献：
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