一、一般原則

一個有效的阻燃劑通常應能以物理或化學方式影響物質燃燒過程5個階段（見第二章）中的一個或數個階段，而其作用的結果是能延緩物質的燃燒并最終使燃燒熄滅。對燃燒過程的不同階段，適用的阻燃劑可能是不同的。

在燃燒過程的加熱物質階段（即第一階段），能在被阻燃物周圍形成氣態包覆層，或能降低被阻燃物熔點的阻燃劑是有效的。因為具有低導熱性和高反射性的氣態層可排斥來自外部熱源的輻射熱，而不致使被阻燃物溫度過高。遇熱能形成膨脹包覆層的阻燃劑，其阻燃途徑之一，也是通過低導熱性的表面層發揮功效的。此外，如阻燃劑能降低被阻燃物熔點，則可改變被阻燃物的熱性能和使被阻燃物表面的吸熱容量增加，因而可延緩被阻燃物的升溫速度。再有，一些可吸熱分解并產生不燃氣體的阻燃劑也適用于此階段的阻燃。

在燃燒過程的第二階段，即可燃物熱分解和熱降解階段，有效的阻燃劑宜通過化學途徑改變可燃物的熱氧化降解模式，降低可燃氣體濃度，同時還促進成炭、脫氫和脫水。這也可限制可燃氣態碳氫化合物的生成。

在燃燒過程的第三階段，即可燃物分解產生的氣體被點燃的階段，阻燃劑可通過多種方式發揮作用。一般而言，任何增加不燃氣態分解產物濃度和降低可燃氣態分解產物濃度的因素，都可在此階段產生阻燃效果。因此，上面提到的在燃燒第一階段和第二階段可發揮阻燃作用的機理，在點燃階段也有效。另外，如阻燃劑自身的分解反應，或它們與被阻燃基質的相互作用，可生成氣態的自由基終止劑，則后者可與高活性的鏈傳遞劑（如·OH）作用而降低燃燒速度。實驗證明，通過耗散高活性自由基的能量，燃燒速度可大大降低。還有，如阻燃劑分解時能生成密度大的不可燃氣體，則它們可像毯子一樣將可燃物表面包覆，因而斷絕了燃燒過程所需的氧氣供應而使燃燒中斷。

即使在可燃物被引燃后，如能降低向可燃物表面的熱傳遞速度，也可使燃燒過程被抑制。達到這一目的的一個有效途徑，是采用分解時能在預燃區生成顆粒狀物質的阻燃劑，這類“煙”狀的顆粒能構成一個可衰減來自燃燒區輻射熱能的表面。這種有效的“壁效應”可提高HO?自由基，而相對降低HO自由基的生成速度，因后者比前者活潑得多，因而使反應的能量水平下降，故有利于減緩燃燒過程。

二、具體考慮

大多數阻燃劑的選擇都是基于經驗，因為火焰自熄的機理尚未完全為人知曉，人們提出的多種用以解釋抑制和熄滅火焰的理論和假設，也多是基于實驗結果。

已發現的最有效的有機阻燃劑是含磷、氮、氯或同時含這3種元素中的2種或3種的化合物。其他也具有阻燃作用的元素還有銻、硼、溴、硅等。因為磷、氮和氯的阻燃作用比其他元素高得多，所以迄今為止的大量研究工作是探討這3種元素對火焰的抑制和熄滅作用。

在采用阻燃劑時，下述幾點是必須考慮的。

（1）發揮阻燃功效的相態（氣相或凝聚相）和燃燒過程的階段，即阻燃是要在氣相進行，還是要在凝聚相中進行，是在燃燒過程的第一階段進行，還是在其他哪個階段（如分解、引燃、燃燒……等）進行。

（2）阻燃作用必須在正好的時間和正好的地點發生。這句話的實質是獲得阻燃效率的關鍵是被阻燃物的分解溫度與阻燃劑的分解溫度相匹配。這種匹配的重要性可用軟質聚氨酯泡沫塑料（FPUF）的添加型阻燃劑加以說明。當分別以三（β-氯乙基）磷酸酯（TCEP）、三（二氯丙基）磷酸酯（TDCPP）及2，2-二（氯甲基）-1,3-亞丙基四（β-氯乙基）二磷酸酯（2XC-20）阻燃FPUF時，由這3種阻燃劑及FPUF的TGA曲線可以看出，TCEP及TDCPP的揮發性明顯高于2XC-20，前兩種阻燃劑在較低溫度下即顯示較大的熱失重，其TGA曲線與FPUF本身的分解失重范圍不相匹配。在起始階段，TCEP及TDCPP具有較佳的阻燃效率，但隨后則下降，故它們阻燃的FPUF不能通過ASTM D1564-64T熱老化試驗（140℃，22h）。但2XC-20的熱失重曲線與FPUF的分解范圍比較接近，故以它阻燃FPUF時阻燃效率較高而持久。

采用兩種阻燃劑的混合物有時能獲得更佳的阻燃效果。這兩種阻燃劑應這樣選擇，其中一種的揮發性宜較大，且在約低于被阻燃基質開始降解和失重溫度60～75℃時揮發，而另一種則宜在被阻燃基質失重約50%和達到最大分解速度時發揮阻燃作用。這樣可在起始階段使第一種阻燃劑蒸氣在氣相中的濃度相對于被阻燃基質分解所產生的可燃氣體而言，具有較高的濃度，同時可使阻燃劑的熱失重曲線與被阻燃材料的熱失重曲線更好地匹配。但無論如何，所添加的阻燃劑一定要能承受被阻燃材料的加工及成型溫度。

（3）要采用特定的阻燃劑和適當的用量，并根據高聚物的使用要求，以賦予特定的高聚物以適當的、所要求的阻燃級別。加入過量的阻燃劑不僅是不必要的，有時甚至是有害的。這就是說，任何一個阻燃劑都不是通用的，不同的被阻燃基材需要采用適當的阻燃劑，才能收到良好的效果。

（4）當加入所需用量時，對被阻燃基材的性能（如物理-機械性能、電性能）具有明顯影響的阻燃劑是不宜采用的。