在塑料制造业中，阻燃剂是一项不可或缺的功能性配料，其主要作用在于抑制燃烧过程，减缓火势扩散，并减少有毒气体的释放，从而提升材料的安全性。接下来，我将从性能、特性、发展历程以及典型应用等四个主要角度，为您详细介绍主流阻燃剂的各类别。
一、阻燃剂的定义
阻燃剂亦称难燃剂、耐火剂或防火剂，此类物质能够提升材料的抗燃性能，使其不易被点燃，并有效抑制火焰的扩散。它有助于防范火灾的发生，一旦火灾不幸发生，还能减缓火势的扩展，降低热量的释放、烟雾及有害物质的排放。尤为关键的是，它能够为人们争取更多安全逃生的宝贵时间。
阻燃剂的起源可以追溯到1820年。自20世纪60年代以来，阻燃剂的生产与使用逐渐增多。时至今日，阻燃剂已成为仅次于增塑剂的第二大添加剂。
二、阻燃剂的种类
1、无机阻燃剂
典型代表
此类物质包括氢氧化铝（ ATH）、氢氧化镁（ MH）、硼酸锌以及膨胀石墨等。
性能特点
阻燃的原理主要依赖于吸热分解的过程，例如，在 ATH 分解的温度范围200至300℃时，它会吸收热量，并且在这一过程中会释放水蒸气，从而稀释氧气。
优点
环保没毒，成本低，抑制烟的效果不错。
缺点
增加的分量相当显著（达到20%至60%之间），这无疑会导致材料力学性能的显著降低（例如冲击韧性、抗拉强度等）。
发展现状
改性技术涉及在表面涂覆一层硅烷偶联剂，以此提升其分散性，这一过程与硅烷改性ATH在PP材料中的应用相似。
纳米化处理使得氢氧化镁颗粒尺寸小于100纳米，其添加量可减少至15%至20%，同时阻燃性能可提升高达30%。
复配协同作用：将磷系材料和膨胀石墨相结合，可以有效地减少整体添加物的总量（例如，在EPDM电缆料中使用ATH与红磷的混合配方）。
塑料应用
涉及范围包括：用于建筑领域的聚烯烃（PE/PP）管道，电线电缆的防护套，以及汽车内部装饰用的泡沫材料。
在PP电缆的护套中加入60%的ATH材料，可以使其顺利通过UL94 V-0的测试标准，但为了提高其韧性，还需额外添加5%的马来酸酐接枝PP。
2、有机卤系阻燃剂
典型代表
溴系化合物中包括十溴二苯醚（Deca-BDE）和四溴双酚A（TBBPA）；而氯系化合物则涵盖了氯化石蜡以及得克隆（Plus）等。
性能特点
阻燃作用原理：在气相中捕捉自由基，通过释放HBr/Cl·来抑制燃烧过程中的链式反应。
优点
阻燃性能卓越（添加比例介于5%至15%之间），对材料的力学特性影响微乎其微。
缺点
燃烧过程中会产生二噁英、多溴联苯等有害物质，这些物质受到欧盟RoHS/REACH法规的严格管控。
发展现状
采用新型技术，研制出高分子量的溴系阻燃材料，例如溴化聚苯乙烯，以降低其迁移性。
协同体系：与三氧化二锑（Sb₂O₃）结合使用，可以有效减少溴的含量（例如，当Br/Sb比例达到3:1时，LOI值可提升至28%）。
在中国，区域分化现象显著，尤其是在电子电器领域得到了广泛应用；而在欧美地区，这种趋势正在加速，正逐步向无卤化体系转变。
塑料应用
在诸如电子电器的外壳（ABS、HIPS）以及印刷电路板（环氧树脂）等区域。
在ABS材料中加入12%的Deca-BDE以及4%的Sb₂O₃，可以使产品满足UL94 V-0的测试要求，但必须遵守欧盟规定的豁免清单，例如对Deca-BDE在回收塑料中的使用量有所限制。
3、有机磷系阻燃剂
典型代表
像磷酸酯类（TCPP、BDP）、红磷、磷腈化合物这些。
性能特点
阻燃原理包括凝聚相形成炭层，这层炭（即磷酸玻璃层）能够有效隔离氧气，同时，气相部分也发挥着一定的作用。
该产品具有烟量小、毒性低的特性，部分型号甚至具备增塑效果，例如TCPP在PVC中的应用。
缺陷在于其易于被提取分离，如同磷酸酯增塑剂一般；同时，红磷也极易吸湿并释放出PH₃气体。
发展现状
包覆技术涉及将红磷制成微胶囊形态，表面涂覆一层酚醛树脂，从而有效解决其吸潮和颜色变化的问题。
通过研发聚磷酸铵等聚磷酸类阻燃剂，高分子化过程得以实现，这种技术有助于降低阻燃剂的迁移现象。
生物基创新技术中，植酸，即从植物中提取的天然磷源，被应用于PLA生物塑料的生产过程。
塑料应用
涉及范围包括工程塑料如聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚氨酯泡沫以及生物可降解塑料等。
在PC/ABS合金中加入10%的BDP（双酚A双磷酸酯），该材料不仅能够通过UL94 V-0的测试，而且还能确保其高透光性，从而适用于LED灯罩的制作。
4.氮系阻燃剂
典型代表
三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）、聚磷酸铵（APP）。
性能特点
阻燃原理：通过吸收热量并分解，产生NH₃、N₂等不燃气体，从而降低可燃物的浓度。
该物质具有低毒性特点，与磷系材料配合使用时，能够实现协同增强效果，类似于膨胀型阻燃体系的功效。
缺点：单独用效率不高，得加很多量（20 - 30%）。
发展现状
该技术融合了APP、季戊四醇（PER）与三聚氰胺（MEL），共同构建了“膨胀型阻燃体系”（IFR），并应用于聚烯烃材料之中。
纳米技术处理：在纳米级MCA（颗粒尺寸小于1微米）的添加量可减少至10%至15%，适用于薄壁制品的生产。
功能得到扩展：将氮系阻燃剂与抑烟剂（例如钼化合物）结合使用，可以有效减少烟雾的毒性。
塑料应用
领域：聚丙烯（PP）的家电外壳、尼龙（PA）的电子连接器。
在产品配方中加入20%的IFR成分（比例分配为APP:PER:MEL = 3:1:1），该产品能够满足UL94 V-0的阻燃标准，并且其烟密度可以降低至原来的50%。
5、纳米阻燃剂
典型代表
纳米黏土，即蒙脱土，以及碳纳米管、石墨烯和MXene等材料。
性能特点
阻燃作用体现在两方面：一方面，它具有物理阻隔作用，其片层结构能有效减缓热分解产物的扩散；另一方面，它还能促进炭的形成。
其优势在于，增量极为微小（仅1%至5%），并且能够显著提升材料的力学特性（例如，碳纳米管能够增强材料的导电能力）。
缺点在于分散过程颇为复杂，往往需要借助超声波或熔融剪切技术，而且费用不菲，石墨烯的价格更是高达每克超过一百美元。
发展现状
复合技术涉及将纳米黏土与磷系阻燃剂相结合（例如，蒙脱土与APP的混合），从而实现协同的阻燃效果。
功能整合：塑料通过引入石墨烯或碳纳米管，可以具备导电特性，适用于制作抗静电的包装材料。
纳米羟基磷灰石（n-HA）应用于医疗塑料领域，不仅具备防火特性，同时还能促进骨骼修复。
塑料应用
该领域涉及诸如航空航天领域的复合材料（如聚醚醚酮/纳米黏土复合材料）、以及高端电子封装材料（例如环氧树脂/石墨烯复合材料）等。
在 PA6 中添加 3%的改性蒙脱土，使得LOI从21%升至35%，同时拉伸强度得以提升20%。
6、新兴阻燃技术
生物基阻燃剂
代表物质：壳聚糖、木质素、植酸。
其特性包括可再利用、可分解，但其在高温环境下的稳定性较差，例如，壳聚糖在低于200℃的温度下便会开始分解。
将15%的植酸镁添加至PLA餐具中，该产品便能够满足EN 71 - 1规定的儿童安全标准。
智能响应型阻燃剂
该技术依托于温敏微胶囊，这种微胶囊在遇到火源时会破裂，进而释放出能够抑制燃烧的气体；同时，它还包含一层具有自修复功能的炭材料。
在环氧树脂中加入含有APP的微胶囊，当其燃烧时，能够释放出磷酸，进而推动成炭过程。
三、塑料产品应用总结
四、未来趋势
欧盟的REACH法规推动了磷氮协同体系以及金属有机框架（MOFs）的进步与发展。
纳米杂化技术，如石墨烯与蒙脱土的复合，能够实现阻燃、增强和功能性的多重效果。
循环经济领域，致力于开发可回收的阻燃塑料，例如采用动态共价键网络设计等创新技术。
在选择阻燃剂时开元棋盘牌下载app，需全面考虑其效率、环保程度、成本以及加工性能等因素。目前，无机和卤系阻燃剂仍占据主导地位，但磷氮协同作用、纳米技术和生物基材料的发展势头迅猛。展望未来，突破的关键在于解决“高效、环保、低成本”这一看似难以兼顾的难题，进而推动阻燃塑料向绿色和智能化方向发展。
