无卤阻燃剂是一类不含卤素(氟、氯、溴、碘、砹)的阻燃材料,主要通过抑制燃烧反应、形成阻燃屏障或稀释可燃气体等方式发挥作用,广泛应用于塑料、橡胶、纺织品、电子电器等领域。

根据化学组成和作用方式,无卤阻燃剂可分为以下几类:
1. 磷系阻燃剂
主要类型:
无机磷:红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸酯等;
有机磷:磷酸酯类(如磷酸三甲苯酯)、膦酸酯类等。
作用机理:
燃烧时分解产生磷酸等酸性物质,催化聚合物脱水碳化,形成致密炭层覆盖在材料表面,隔绝氧气和热量;同时释放惰性气体(如 CO₂)稀释可燃气体。
应用场景:聚烯烃(PP、PE)、聚氨酯、环氧树脂等,尤其适用于电子元件封装材料。
2. 氮系阻燃剂
主要类型:三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、胍盐等。
作用机理:
高温下分解释放氨气、氮气等惰性气体,降低燃烧区域氧气浓度;同时自身吸热分解,抑制材料温度上升,部分氮系阻燃剂还能促进炭层形成。
特点:阻燃效率适中,与磷系阻燃剂复配时(“磷 - 氮协同效应”)可显著提升效果,常用于尼龙、橡胶等材料。
3. 无机阻燃剂
主要类型:
金属氢氧化物:氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MDH);
金属氧化物:三氧化二锑(需与其他阻燃剂协同)、氧化锌;
硼系:硼酸锌。
作用机理:
金属氢氧化物:受热分解吸收大量热量(降温),释放水蒸气(稀释可燃气体),残炭形成保护层;
硼系:熔融后形成玻璃状涂层,隔绝氧气,同时抑制烟雾生成。
特点:环保性好、毒性低,但需高填充量(通常 30%-60%),可能影响材料力学性能(如韧性下降),适用于电缆护套、建筑材料等。
4. 膨胀型阻燃剂(IFR)
组成:由酸源(如聚磷酸铵)、炭源(如季戊四醇)、气源(如三聚氰胺)复配而成。
作用机理:
高温下三者发生化学反应,生成膨胀炭层(体积可扩大数十倍),该炭层隔热、隔氧且能阻止可燃气体逸出,同时几乎不产生有毒烟雾。
优势:无卤、低烟、阻燃效率高,对材料力学性能影响小,广泛应用于聚丙烯、聚乙烯等塑料。