1.1 聚甲醛阻燃剂的研究

聚甲醛是分子链中含有—CH2O—链节的无支链线性聚合物，是一种结晶度很高、密 度很高的热塑性树脂，具有良好的耐化学品性和机械性能，可在－40 ～100 ℃范围内长 期使用[1]，POM 的分子链结构很整齐，分子链由碳氧键组成，聚甲醛的碳氧键比碳碳键 短，具有很好的机械性能；POM 是机械性能最接近金属材料的工程塑料之一，优势在于 其具有刚性大、自润滑性能好、耐摩擦、耐有机溶剂、密度高、结晶度高、耐疲劳、成型 简单等特点；POM 的吸水性、抗拉性能、几何稳定性、抗冲击性、自润滑性都很高[2]。 无机阻燃剂具有诸多优点，例如：热稳定性良好、易储存、阻燃效果持久性等优点，并且 原材料的来源也丰富，价格优势明显。

1.1.1  硼系阻燃剂

日本旭化成工业株式会社在 POM 中加入 Mn、Ba、Sr、Ca、Mg、Zn 等的硼酸盐制 得自熄的配方[3]。日本松下电器产业株式会社用磷和磷化物或者钼化合物，如 MoO3、 MoS2、（NH4）Mo2O7、CaMoO4 等对 POM 阻燃性进行优化[4]。

硼酸锌作为一种无机阻燃剂,  具有优良的无毒、无污染、阻燃及抑烟等环保性能。

1.1.2  氮系阻燃剂

氮系阻燃剂是指含有三嗪环结构的三聚氰胺及其衍生物，在受热情况下，可升华并且

分解出 NH3、N2 等惰性且无毒的气体，产生的气体具有稀释氧气、吸收热量的作用，也 可单独进行使用或者与其它阻燃剂进行复配。这类阻燃剂无卤、少烟，光热作用稳定稳定， 阻燃效果好且价格优势明显，广泛用于不饱和聚酯树脂、聚酰胺、酚醛树脂、聚乙烯、环 氧树脂和聚氨酯等阻燃[5]。

1.1.3  磷系阻燃剂

在国外，早期主要采用氮磷复合阻燃剂对 POM 阻燃的研究并获得了较好的结果。美 国 Celanese 公司[6]在 60 年代中期用(NH)2HPO4/NH4H2PO4 制备了自熄性 POM，同时也会 降低其热稳定性。

Poly Plastics 公司[7]将能生成三嗪衍生物的化合物和在加热、燃烧或者水解的时候能 产生磷酸或者聚磷酸的磷化合物进行混合，从而获得阻燃性聚甲醛。根据聚甲醛燃烧特性 及机理，选用聚甲醛作为主要阻燃剂，PER 与 MPP 作为辅助阻燃剂，再加入高分子吸醛 剂，共同组成了复合型 POM 阻燃体系，通过塑炼的方式加入聚甲醛中构成了阻燃型聚甲 醛，经过测试其氧指数可达 50%，垂直燃烧可达 V-0 级，且对加工条件要求并不严苛， 与普通聚甲醛一样[8]。

1.1.4 复合阻燃体系

张金东等[9]将复合增韧剂复合阻燃剂和聚甲醛进行混合，阻燃剂均匀分散在聚氨酯 中，这一方法解决了阻燃分子与聚甲醛混合时，力学性能下降及相容性差等诸多难题。通 过 TG-DSC 分析可知，复合材料的分解温度明显提前，残炭量有所提高。

1.2 阻燃剂的阻燃机理

1.2.1  单一阻燃剂的阻燃机理

（1） 吸热及稀释作用：

硼酸锌在高于 300 ℃时可失去结晶水, 能够起到吸热冷却作用。硼酸锌中的锌约有 38 %以氧化锌或氢氧化锌的形式进入气相, 对可燃性气体进行稀释, 使其燃烧速率降低, 进一步增加了其阻燃性。[10]

（2）覆盖作用

硼酸锌阻燃剂一般与卤素化合物并用, 接触火源而受热, 其反应方程式如下: 2ZnO·3B2O3·3 .5H2O + 22RX2ZnX22+6BX3 + 11R2O + 3 .5H2O

阻燃剂在高分子材料热阻燃剂在高分子材料热分解之前已熔融并形成覆盖层,可覆盖 于可燃烧物质表面以隔绝空气。此覆盖层可抑制可燃性气体发生, 同时也阻止了氧化和热 的作用。也有人认为，硼酸锌用于 PVC 阻燃时, 硼酸锌中约有 60 %～80 %的硼和锌残留 在材料表面上, 它们主要是一些不挥发性的锌化物和硼酸[11]。硼酸的存在能促使生成大量 碳,  碳的增加意味着可燃逸出物减少,  具有很好的抑烟作用。