可用于聚丙烯的阻燃劑的品種繁多，按化學(xué)組成成分可歸納為兩大類：有機(jī)阻燃劑與無(wú)機(jī)阻燃劑；按使用方法又分為反應(yīng)型和添加型。
具有代表性的阻燃劑有溴系、磷氮系、磷系及氫氧化鋁、氫氧化鎂等。
1.溴系阻燃劑
溴系阻燃劑在20世紀(jì)70~80年代中期曾經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的黃金時(shí)代，由于C-Br鍵的鍵能較低，大部分溴系阻燃劑在200-300℃下會(huì)分解，此溫度范圍正好也是聚丙烯的分解溫度范圍，所以在聚丙烯受熱分解時(shí)，溴系阻燃劑也開(kāi)始。進(jìn)行分解，并能捕捉其降解反應(yīng)生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應(yīng)。同時(shí)釋放出的HBr本身是一種難燃?xì)怏w，這種氣體密度大，可以覆蓋在材料的表面，起到阻隔表面可燃?xì)怏w的作用，也能抑制材料的燃燒。這類阻燃劑還能與其他一些化合物(如三氧化二銻)復(fù)配使用，通過(guò)協(xié)同效應(yīng)使阻燃效果明顯得到提高。
溴系阻燃劑在聚丙烯阻燃應(yīng)用上具有重要地位，目前的主要產(chǎn)品有十溴二苯醚、四溴雙酚A、四溴二季戊四醇、溴代聚苯乙烯、五溴甲苯和六溴環(huán)十二烷等。溴系阻燃劑的主要缺點(diǎn)是降低被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性，燃燒時(shí)生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，使其應(yīng)用受到了一定限制。
2.磷-氮系阻燃劑
磷-氮系阻燃劑又稱膨脹型阻燃劑，含有這類阻燃劑的高聚物受熱時(shí)，表面能夠生成一層均勻的碳質(zhì)泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并防止產(chǎn)生熔滴現(xiàn)象，故具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃體系一般由三個(gè)部分組成：酸源(脫水劑)，碳源(成碳劑)和氣源(氮源、發(fā)泡源)。膨脹型阻燃劑主要通過(guò)形成多孔泡沫碳層在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃劑具有無(wú)鹵、低煙、低毒的優(yōu)點(diǎn)。
3.磷系阻燃劑
磷系阻燃劑起阻燃作用在于促使高聚物初期分解時(shí)的脫水而碳化。這一脫水碳化步驟必須依賴高聚物本身的含氧基團(tuán)，對(duì)于本身結(jié)構(gòu)具有含氧基團(tuán)的高聚物。它們的阻燃效果會(huì)好些。對(duì)于聚丙烯來(lái)講，由于本身的分子結(jié)構(gòu)沒(méi)有含氧的基團(tuán)，單獨(dú)使用磷系阻燃劑時(shí)阻燃效果不佳，但是如果與(0H)3和Mg(OH)2等復(fù)配即可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而得到良好的阻燃效果。
常用的有機(jī)磷系阻燃劑有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯類的特點(diǎn)是具有阻燃與增塑雙重功能。它可使阻燃劑實(shí)現(xiàn)無(wú)鹵化，其增塑功能可使塑料成型時(shí)流動(dòng)加工性變好，可抑制燃燒后的殘余物。產(chǎn)生的毒性氣體和腐蝕性氣體比鹵系阻燃劑少。其主要優(yōu)點(diǎn)是效率較高；對(duì)光穩(wěn)定性或光穩(wěn)定劑作用的影響較小；加工和燃燒中腐蝕性小；有阻礙復(fù)燃的作用；極少或不增加阻燃材料的質(zhì)量。但大多數(shù)磷酸酯類阻燃劑也存在著一些缺點(diǎn)。如耐熱性差、揮發(fā)性大、相容性不理想，而且在燃燒時(shí)有滴落物產(chǎn)生等。
含磷無(wú)機(jī)阻燃劑最主要的產(chǎn)品有紅磷阻燃劑、磷酸銨鹽、聚磷酸銨等。隨著無(wú)鹵阻燃劑材料用量的增加，紅磷阻燃劑用量也在增加。紅磷的阻燃效果比磷酸酯類的阻燃效果更好。含磷無(wú)機(jī)阻燃劑因其熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、效果持久、毒性低等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛的應(yīng)用。
4.氫氧化鋁Al(OH)3(簡(jiǎn)稱ATH)
在200-300℃之間分解，吸熱量為1 967.8 J/g，是集阻燃、抑煙、填充三大功能于一身的阻燃劑。它具有無(wú)毒、無(wú)腐蝕、穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、高溫下不產(chǎn)生有毒氣體的優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛。但作為阻燃劑，它也有填充量大、力學(xué)性能下降、加工性變差的缺點(diǎn)。Al(OH)3開(kāi)始分解的溫度正處于聚合物從凝相變?yōu)橐合噙^(guò)程中，故對(duì)抑制聚合物材料早期溫度的上升起作用。當(dāng)Al(OH)3添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，可顯著減緩材料的熱分解速度，具有阻燃及降低發(fā)煙量的效果。
5.氫氧化鎂
氫氧化鎂在340-490℃之間分解，吸熱量為782.9 J/g，熱穩(wěn)定性好，具有良好的阻燃及消煙效果，特別適宜于加工溫度較高的聚丙烯材料。Mg(OH)2用于PP時(shí)(添加量大于50%)具有良好的阻燃效果，優(yōu)于Al(OH)3。在相同的填充量下，不同的氫氧化鋁、氫氧化鎂配比其阻燃效果差別不明顯，但兩種復(fù)合使用比單獨(dú)使用效果要好，因?yàn)殡m都是脫水反應(yīng)，但在分解溫度和吸熱量上有差別。氫氧化鎂需在更高的溫度下才脫水，并同時(shí)有碳化效果。而氫氧化鎂的吸熱量相對(duì)小些，因其抑制材料溫度上升的效果不如氫氧化鋁，兩者復(fù)合使用則能相互補(bǔ)充，其阻燃性能比單獨(dú)使用效果要好。但Mg(OH)2也有耐酸性差、分散性及相容性差的等缺點(diǎn)，需開(kāi)發(fā)相容性好的新品種。
