一、定义与背景
环保阻燃剂是指在赋予材料阻燃性能的同时，满足低毒、低烟、无卤、环境友好等要求的添加剂。随着全球安全环保意识的增强，传统含卤阻燃剂（如多溴二苯醚、多溴联苯）因燃烧时释放有毒致癌物质（如二e英、卤化氢气体）、存在生物累积风险，逐渐被欧盟RoHS、REACH等法规限制使用。环保阻燃剂应运而生，成为阻燃材料发展的主流方向，广泛应用于电子电气、新能源汽车、建筑、纺织等领域。
二、主要分类
环保阻燃剂可根据化学组成、阻燃机理及使用方式等维度进行分类，其中以化学组成为核心分类标准。
1. 无机阻燃剂
- 代表物质：氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石等。
- 特点：无毒、无烟、不挥发，燃烧时通过吸热分解降低材料表面温度，同时释放水蒸气稀释氧气和可燃气体，形成的金属氧化物残渣可覆盖材料表面形成保护层。其抑烟性能突出，但需较高添加量（通常＞50%），可能影响材料力学性能。
2. 磷系阻燃剂
- 代表物质：红磷、聚磷酸铵、磷酸酯类（如间苯二酚双二苯磷酸酯）。
- 特点：通过“酸源-碳源-气源”协效机理，在燃烧时促进材料脱水炭化形成致密炭层，隔绝氧气与热量。具有阻燃效率高、低烟、无卤等优点，部分产品兼具增塑或抗老化功能。
3. 氮系阻燃剂
- 代表物质：三聚氰胺及其衍生物（如三聚氰胺氰尿酸盐）。
- 特点：受热分解吸收热量，并释放氮气、氨气等不可燃气体稀释氧气浓度，常与磷系阻燃剂协同使用（磷-氮协效），可显著降低磷用量并提升阻燃性能。
4. 膨胀型阻燃剂（IFR）
- 特点：集酸源（如聚磷酸铵）、碳源（如季戊四醇）、气源（如三聚氰胺）于一体，在燃烧时于材料表面形成多孔泡沫炭层，兼具隔热、隔氧、抑烟功能，是当前研究热点。
5. 生物质基阻燃剂
- 代表物质：壳聚糖、植物汁液提取物、蛋壳废料等。
- 特点：源于天然可再生资源，可生物降解，通过催化成炭或释放不可燃气体实现阻燃，符合可持续发展趋势，但目前仍处于实验室研究阶段。
三、阻燃机理
环保阻燃剂通过物理与化学途径协同作用，抑制燃烧的链式反应：
- 吸热降温：如无机氢氧化物分解吸热，降低材料表面温度至燃点以下；
- 稀释隔氧：释放水蒸气、氮气等不可燃气体，降低氧气与可燃气体浓度；
- 炭层屏障：促进材料表面形成致密炭层，阻隔热量传递与氧气渗透；
- 自由基捕捉：部分磷系阻燃剂在气相中捕捉高活性自由基，中断燃烧链式反应。
四、应用领域与发展趋势
- 电子电气：用于PC、PA、PC/ABS等工程塑料，满足UL94 V-0级阻燃要求，同时保持高CTI值（耐漏电起痕指数）；
- 新能源汽车：电池包绝缘件、充电桩外壳等需兼具阻燃、耐高温、抗冲击性能；
- 建筑与公共设施：防火涂料、阻燃电缆、地铁内饰材料等需满足低烟无毒标准；
- 纺织品：耐久型阻燃面料用于消防服、帐篷、窗帘等。
五、未来趋势
- 高性能化：通过纳米化、微胶囊化技术提升阻燃效率，降低添加量；
- 多功能集成：兼具阻燃、抗老化、导热、抗静电等复合功能；
- 绿色可持续：开发生物基、可降解阻燃剂，推动循环经济；
- 智能化：温敏响应型阻燃剂可在特定温度下自动形成保护层，实现“按需防护”。
