阻燃剂是添加到塑料中以减缓火势蔓延的化合物。它们广泛应用于电子电气部件、电线电缆、建筑、家电等领域。

为防止燃烧，聚合物应具有热稳定性，在热应力下分解为可燃气体的概率应较低。然而，热稳定性高的聚合物存在性能局限，要么成本过高，要么难以加工。

可通过添加各种阻燃剂来赋予塑料阻燃性。目前市场上有多种商用阻燃剂可供选择。为特定应用选择最佳技术方案可能颇具挑战。

本指南将带您了解如何为您的目标应用选择合适的阻燃剂，并介绍做出正确选择时需牢记的标准。

聚合物因其有机特性，常常成为火灾的燃料，受热时会分解为可燃产物。尽管聚合物具有诸多优点，但在许多领域（如电气电子、交通运输、建筑等），其易燃性限制了其应用。

与聚合物配合使用的阻燃剂有几大化学类别，例如：

• 卤系阻燃剂（包括溴系和氯系化合物）

• 磷系阻燃剂（包括有机磷和红磷）

• 金属氢氧化物阻燃剂（包括氢氧化铝和氢氧化镁）

• 三聚氰胺基阻燃剂

• 硅系阻燃剂

除了这些化学类别，还有其他可掺入聚合物的阻燃剂。它们可分为添加型和反应型阻燃剂。这两类可能对不同聚合物的相似性能（如粘度、柔韧性、密度等）产生影响。下表列出了添加型和反应型阻燃剂的一些特点。

溴系阻燃剂（BFRs）是当今最常用的一类阻燃剂。这类阻燃剂用途非常广泛，在阻燃性能、机械性能、加工性和使用成本之间提供了最佳平衡。

工业用溴化阻燃剂是通过溴化双酚A制得的。该反应在溶剂存在下进行，例如：

• 甲醇或卤代烃

• 50%氢溴酸

• 水性烷基单醚

溴系阻燃剂与矿物质结合有助于改善机械性能，降低燃烧产生的烟雾的不透明度和腐蚀性，有助于减少焚烧烟雾带来的环境危害。它们能提供满足法规要求的有效解决方案，并为产品提供出色的性能。

氯化化合物是含有高浓度氯的分子，主要在气相起化学作用。它们通常与作为增效剂的三氧化二锑结合使用。

氯化化合物主要可分为两大类：

• 氯化石蜡

• 氯化烷基磷酸酯

选择氯化化合物时需考虑几个参数，包括氯含量、热稳定性、挥发性和物理形态。

氯化石蜡：

氯化树脂的一般结构为：

根据石蜡链长度的不同，氯化树脂有多种产品可供选择。液体牌号由短链石蜡生产，而含氯量70-72%的固体牌号则由高分子量蜡生产。

氯化石蜡的关键应用是与DOP或DINP结合作为软质PVC的增塑剂，用于地板、电缆等以改善阻燃性能。

高氯含量的固体牌号用于热塑性塑料，例如与三氧化二锑结合用于LDPE的CTI电缆护套。

氯化烷基磷酸酯：

最常见的分子是：

TCEP 三(2-氯乙基)磷酸酯 (L)；TCPP 三(2-氯-1-甲基乙基)磷酸酯 (C)；TDPP 三(2-氯-1-(氯甲基)乙基)磷酸酯 (R)

这些产品主要用于硬质和软质聚氨酯泡沫，添加浓度通常在5%至15%之间，具体取决于泡沫密度和测试严苛度。使用氯化磷产品可达到的阻燃标准示例：软质泡沫BS4735；硬质泡沫BS 476, NFP92-501, DIN 4102。

氯化脂环族化合物

十二氯二甲烷二苯并环辛烷是一种市售分子，其主要优点包括：

• 耐高温（高达320°C）

• 良好的耐紫外老化性

• 非增塑产品

• 不溶性填料且不喷霜

• 在阻燃尼龙中CTI值大于400°C

• 低生烟量

• 低密度和成本效益高

该产品可用于多种聚合物，包括聚酰胺、聚烯烃和聚丙烯，可与多种增效剂（如三氧化二锑和硼酸锌）结合使用。

有机磷化合物是热塑性塑料和聚氨酯泡沫的主要阻燃剂类别之一，主要包括磷酸酯和膦酸酯，也可能包括磷-卤化合物以及磷与卤系阻燃剂（溴系阻燃剂）的混合物。PC/ABS和PPO/HIPS等热塑性合金通常需要满足UL94 V0等严格的阻燃标准。磷酸酯基阻燃剂在这些树脂中效果良好，并具有良好的物理性能和UV稳定性。

在许多应用中，硬质和软质PU泡沫需要表现出一定程度的阻燃性，以通过特定国家的 flammability 测试。磷系阻燃剂（包括氯化（氯代磷酸酯）和非卤化）在这些应用中广泛使用，被认为是具有良好加工性、阻燃性和物理性能平衡的理想选择。在某些情况下，特别是需要低焦烧的场合，会使用磷溴混合物。

聚氨酯泡沫生产商可根据最终应用、关键要求和必须满足的阻燃标准，在反应型添加剂、卤化和非卤化磷系阻燃剂之间进行选择。这些选项为满足性能、相容性、效率、物理性能、加工性和成本的市场需求提供了灵活的选择。

市场上有多种基于磷酸酯分子的产品用于阻燃。一些常见的基于磷酸酯分子的产品包括：

磷酸三苯基酯 (TPP)、磷酸三甲苯酯 (TCP)、磷酸二甲苯酯 (CDP)、磷酸三(异丙基苯基)酯 (TIPP) [从左到右]

磷酸三苯酯——可用于ABS/PC共混物、PPO等其他工程塑料，以及酚醛树脂。

磷酸三甲苯酯——主要用作PVC中的阻燃增塑剂和苯乙烯类组合物。市售产品是邻位、间位和对位异构体的混合物，但邻位异构体毒性很强，应尽可能排除。

双芳基磷酸酯

商业化的双芳基磷酸酯包括间苯二酚双（二苯基磷酸酯）和双酚A双（二苯基磷酸酯）。

间苯二酚双二苯基磷酸酯（RDP）

双酚A双二苯基磷酸酯（BDP）

RDP——通常为无色液体，用于ABS/PC、PBT和PPO。与芳基磷酸酯或烷基磷酸酯相比，这些产品表现出更低的挥发性、更高的耐热性和更低的增塑效应。通常需要10-15 phr才能通过传统阻燃测试。在较低添加量下，RDP可以改善ABS和苯乙烯类塑料薄壁注塑的加工性。

BDP——与RDP相似，用于相同应用，添加量约为20phr。与RDP相比，BDP为聚合物提供更好的熔体稳定性和更低的挥发性。该产品还具有良好的水解稳定性，对聚碳酸酯等聚合物有益。

烷基膦酸酯

膦酸酯的一般结构为：

甲基膦酸二甲酯因其高磷含量而成为一种非常有效的阻燃剂。然而，高挥发性限制了其在硬质PU和高填充聚酯中的使用。

二聚或低聚环状磷酸酯

它们通常是高粘度液体，因此难以处理。一些生产商提供母粒解决方案。二聚环状膦酸酯可以在PET中添加约6 wt%用于阻燃PET纤维，也可用于硬质聚氨酯，且无挥发性缺点。

"红磷"一词用于描述磷的同素异形体之一，由白磷在接近300°C、无氧条件下加热得到。颜色从橙色到深紫色不等，取决于分子量、粒度和杂质。

红磷是一种无定形无机聚合物。然而，X射线已确定存在几种晶型（通常含量有限，<10% w）。众所周知，红磷可作为单一添加剂在含氮和/或含氧聚合物，例如：

红磷阻燃剂在聚烯烃、苯乙烯类塑料、橡胶等中，必须与发泡剂、成炭剂和/或无机氢氧化物一起应用。

红磷阻燃剂通常用于满足高阻燃性要求。它们不会产生有毒烟雾，并具有良好的电性能（即高CTI值）和机械性能。出于颜色考虑，它不适用于白色或极浅色的成品，但适用于黑色至中灰色的成品。

红磷基阻燃剂具有高热稳定性，允许产品克服高达320°C的严苛挤出温度，而不会分解、释放危险物质、产生碳质残留物或对挤出设备造成腐蚀。