美国是世界上火灾最多的国家。在那里，一年有260万次火灾，结果造成7500人死亡和40亿美元以上的直接财产损失。由于人们对聚合物材料——天然和合成聚合物两者的依赖，因而，这些材料曝置于火焰上时的性能如何，越来越重要了。

但这是个极其复杂的问题，甚至连确切的术语都可能是一个问题。例如，火焰阻滞（阻燃）并非简单地表示为不燃烧。关于如何使聚合物阻燃，已经知道很多了，而研究人员正使用这些情报资料来提高聚合物材料的阻燃性，并通过试验来测定它们的性能。

聚合物可燃性聚合物燃烧存在有一个连续的循环过程。火焰中产生的热量又传回到聚合物表面，产生挥发性的聚合物碎片。这些碎片扩散至火焰区，同氧反应，产生更多的热量，并使循环连续下去。而扰乱这一循环即可达到阻燃的目的。

要做到这一点有两个方法。其一，称作固相阻抑法。即促使聚合物在表面上延伸交联的体系在加热过程中碳化成炭，使内层聚合物与火焰的热量隔开，从而避免产生新的燃料和进一步的燃烧；另一体系由于加热时生成水，使表面冷却而增高保持火焰所需要的能量。

第二种叫作气相阻抑法，即把阻抑剂材料掺加到聚合物之内，当聚合物燃烧时，这些材料转化成气相游离基阻抑剂，并扩散进入火焰，抑制支化游离基反应的进行。

聚合物按其固有的可燃性来说，变化是很大的，可粗略地分成三类（见表1）。第一类是由含有卤素或高热稳定的，且燃烧时会形成焦炭的芳基两者之中任一种的相对阻燃结构组呢；第二类是阻燃性差的材料，有许多可通过合适的化学方法来制得阻燃性较好的材料；而第三类则由完全可燃烧的聚合物组成，这些聚合物由于易于分解形成大量燃料而难以制成阻燃材料。

内阻燃聚合物耐高温宇航材料由于阻燃要求变得更严格，而日益增加其重要性。这些内阻燃聚合物中，有些能在极高的温度（600~1000℃）稳定几分钟，有些则在200~300℃下能长期使用。这类有效的结构有三种线性单股聚合物，如芳基聚酰亚胺和苯基聚酰胺；由连续芳环或杂环结构组成的梯形聚合物；螺环聚合物，其结构中一个碳原子为两个环所共有。

在所有三种结构中，其前提是聚合物具有更多的芳香性和环之间有很强的结合键，在加热时产生更多的焦炭，像渣油一样，原始聚合物是最有潜在力的燃料。聚苯就是一个很好的例子，它是一个高熔点的结晶物质，在500~550°C开始热降解，一直到900℃，热失重仅20 ~ 30%。

实际上，选择一个聚合物取决于成本及阻燃性对其最终用途的重要性。内阻燃的耐高温聚合物材料，是相当贵的。在阻燃差和可燃聚合物等级的材料中，或是通过添加阻燃剂，或是通过聚合物骨架改性即能得到充分阻燃的低成本聚合物材料。

加添加剂的方法目前对塑料那样合成聚合物所用的添加剂：有机磷化合物、有机卤素化合物和有机卤化物及氧化锑的混合物。并非所有阻燃剂在聚合物中使用的功能都是好的，而是必须考虑每一种塑料中的填料、稳定剂、加工助剂等组分。然而为确保有效，阻燃剂必须在接近聚合物分解的温度时分解，以便研究聚合物分解的相应化学机理。

大多数有机磷化合物，按固相阻抑机理起阻燃作用，它分解形成磷酸和酸酐，以促使碳化成炭。而在另一些有机磷化合物中，反应的冷却是通过有机磷为碳的吸热还原而达成的。还有一些有机磷化合物，则是起着蒸汽相阻燃剂的作用。

大多数有机卤化物，都是蒸汽相阻燃剂，分解得到HBr或HCl，它使火焰中的链- 支化游离基反应淬火。另外，在固体状态下，某些卤酸特别对聚烯烃会催化碳化结炭。

氧化锑和有机卤化物混合物，甚至是比单纯的有机卤化物更为有效的蒸汽相游离基阻燃剂。氧化锑与固体有机卤化物反应生成三卤化锑、它将卤素带进火焰，并释出卤化氢。含锑的最终产物，可认为是存在于火焰中的粉状氧化锑。同时也已知道，将粉状粒子注进反应区会降低火焰传播速率。

上述阻燃剂在工业上的重要性排列次序为：有机磷化合物——包括聚氯乙烯增塑剂——卤化物——氯和溴化合物——卤化物和氧化锑混和物。此外，某些氮和硼的化合物，碱金属盐和金属氧化物的水合物，被用作特殊聚合物的阻燃剂。

骨架掺合虽然加添加剂的方法可以是很简单的，然而掺加阻燃剂直接进入聚合物骨架可以更加有效。这一方法的主要优点在于，它能赋予聚合物持久的阻燃性能，并能同时较好的保持聚合物原来的物理性能。而简单的加添加剂通常是不能持久的，并且往往会改变聚合物的物理性能。不幸的是，骨架掺合法也会使成本提高很多。用于骨架改性的重要阻燃剂单体都是卤化物，由于这些化合物进入聚合物骨架，使聚合物的阻燃性得到改进和提高。一般10~25%的卤素含量，是赋予聚合物合意阻燃性所必需的含量，不论是添加剂法还是骨架改性法都一样。

氯菌酸是最著名的聚酯阻燃剂，它的通用性就在于热稳定性和水解稳定性优良及成本低。然而，它也有一定的缺陷，主要是在取得无色树脂方面加工困难。另外，氯含量高也使它的耐候性和耐紫外辐射性能变坏。

四溴邻苯二甲酸酐是最便宜的卤化物阻燃单体之一，适用于聚酯和环氧树脂。在聚合物中含溴量达12%时，比使用氯菌酸要求含氯20%以上有更好的阻燃性。

烟雾和毒气火焰安全不仅涉及到可燃性，而且也涉及到与烟雾、有毒气体和腐蚀性气体生成密切相关的性能。在某种意义上，所有的有机材料在燃烧时均会产生有毒产物，即使是一氧化碳和二氧化碳，在数量足够多时也会致人死命。

其他燃烧产物，正如同烟雾一样，能遮掩人们的视力。例如，氟碳烃可能产生催泪性化合物。在某些场合，一经形成了氟化氢、氟和二氟羰基烟雾，即使是极少一点儿或视力尚觉察不出烟雾的情况下，其浓度也高到足以能侵蚀掉玻璃。

测试可燃性可以根据聚合物组成来确定。要完全模拟真实条件来设计实验室试验是不可能的。然而还是可以按下述几个因子来描述材料性能与火的关系：

（1）点燃的难易，（2）火焰播散，（3）火焰持久性，（4）放热速率，（5）熄灭的难易，（6）烟雾散开，（7）毒气发生。

已经研制了许多用来测量一种或多种性能的可燃性试验方法，仅在美国就有一百多种。

（Chemistry 1978年51卷5期22~27页）