‘Fire’与‘Flame’，‘Retardant’与‘Resistant’差异在何处

在消防界中，“Fire”和“Flame”在术语“Fire（Flame）retardancy”中可以互换，二者没有明确的区分。在多数情况下，“Flame”指的是小规模燃烧试验的结果（即试验中点火源为小火焰），而“Fire”指的是较大规模燃烧试验的结果（模拟更真实的火灾场景）。

该领域的许多描述都没有对“Fire（Flame）retardant”和“Fire（Flame）resistant”进行明确的区分，这有时让“Fire”和“Flame”之间的界限更加模糊。前一术语适用于混合或以其他方式加入聚合物的添加剂，它们具有优良的防火性能。

Fire/Flame resistant 国标定义为耐火制品或者组件。耐火强调材料本身不燃和高温下维持常规属性的能力。

Fire/Flame retardant 国标定义为抑制、减缓或终止火焰传播的制品或组件。最为常见的是各种高分子塑料中的阻燃剂。Fire retardant 通常指一大类的添加剂（包括成炭剂、膨胀型阻燃体系等），而Flame retardant则主要是指气相中起作用的化合物。

上面只是小科普，下面介绍阻燃。阻燃是通过某种改性降低聚合材料易燃性的过程，这种改性是通过一种公认的测试方法来测量的。改善聚合材料防火性能的有效方式是中断其中一个或多个复杂阶段的燃烧过程，来抑制点燃、降低燃烧速率和/或改变燃烧机理。

本质上讲，主要目的是排除火灾的三个必要组成之一：（1）可燃物质或燃料；（2）外部或燃烧过程中本身供应的热量总和；（3）氧化气体（主要是氧气）。

在实践中，可以通过以下两种方法实现：

（1） 在转化过程中将合适的阻燃化合物与聚合材料机械混合；

（2） 在合成过程中（通过共聚）或通过对预先形成的聚合物进行化学改性（使用反应成分进行化学接枝），将阻燃剂加入聚合物中。

第一类阻燃剂，即添加型阻燃剂，其设计不是为了在共混阶段与聚合物反应，而是仅在较高温度下、火灾开始时反应。

第二类阻燃剂，即反应型阻燃剂，交联在聚合物链中（通过共价键连接），因此优于添加型阻燃剂。

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更具体地说，由于它们属于交联聚合，所以可以均匀分散，防止形成分离相，但是这会在聚合物加工成塑料成品的过程中引发问题。此外，由于“混合”是在分子水平上进行的，反应型阻燃剂在聚合物内根本无法移动，因此在使用过程中不易由于迁移到聚合物表面（起霜）或溶剂浸出而损失。

此外，与添加型阻燃剂相比，反应型阻燃剂达到所需的阻燃效果需要的浓度较低；因此，聚合物的整体性能不太可能受到不利影响。尽管反应型阻燃剂有这些优点，但添加型阻燃剂应用更广泛因为它们适用性更广，成本更低。

特别是，链增长聚合物比逐步增长聚合物更难以实现反应性改性。与此同时，对部分结晶聚合物进行广泛的反应性改性可能使结晶度显著降低（添加型阻燃剂变成非晶态）。最重要的是，商业上制造反应性改性聚合物的方法已经成熟。

无论是哪种阻燃剂（添加型阻燃剂或反应型阻燃剂），都根据其性质通过物理或化学作用模式干扰燃烧循环。

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阻碍燃烧的物理机理：

•促进吸热反应（散热），使基材冷却至维持燃烧所需的温度以下。

•产生惰性气体，稀释燃烧聚合物表面的氧气，使火焰由于缺少氧化剂而熄灭。

•形成保护层不渗透涂层，减少向聚合物传递的热量，阻碍氧气扩散到分解区，并阻止聚合物分解过程产生的挥发性易燃气体逸出。

阻燃剂的化学作用模式：

•通过捕获聚合物降解产生的自由基物质（特别是H·和OH·）抑制气相氧化反应。氢自由基引发支链反应，促进燃料燃烧（H·+O2→OH·+O·），而羟基自由基则参与聚合物分解过程中放热最多的反应（OH·+CO·→H·+CO2），提供维持燃烧所需的大部分能量。这些高度活性物质与阻燃剂释放的特定自由基反应，形成反应性较低的分子，甚至惰性分子。

•通过促进低能固态反应，聚合物表面形成碳质（或玻璃质）层，导致聚合物碳化，挥发产物减少。碳质层用作气相和凝聚相之间的物理绝缘屏障。

•加速聚合物降解，导致明显滴落，从而使燃料从燃烧源中排出。通过这种方式起作用的添加剂通常不可取；但根据UL-94协议，它们可用于鉴定聚合材料。

多因素的制约

通常，上述机理不是单独作用而是共同作用的。因此，阻燃剂的作用方式通常是一个复杂的过程，由各个阶段组成，其中一个阶段起主导作用。为每种情况选择合适的添加剂要考虑多种因素，其中最重要的因素如下：

•阻燃剂在特定聚合物基材中的有效性。

•阻燃剂在聚合物加工条件下的稳定性。

•添加剂的兼容性和保护聚合物物理性能的能力（力学性能、电性能、颜色等）。

•成本效益。

•阻燃剂的毒性以及迁移和/或引起腐蚀的特性。