膨胀型阻燃剂自产生以来,就因其具有较强的阻燃效果而备受好评。其中最为典型的就是磷—氮膨胀型阻燃剂,这类阻燃剂经高温灼烧后,产生的烟气量、有毒气体等较少,并显示出优异的阻燃性能,因此被视为是未来阻燃剂的重要发展与研究方向之一。随着人们生活及物质水平的提高,传统的膨胀型阻燃剂已经不再能够满足人们对于阻燃某种材料或基材的需求,也就促使了各种关于阻燃剂性能提升的研究开展。目前已有的实验研究主要分为两个方向,其一,以典型的磷—氮膨胀型阻燃剂为基础,对阻燃剂进行性能提升或改良,其主要方法包括有机改性、引入填料、改变配制方法、多种阻燃剂复配、引入协效剂等;其二,是通过采用不同非典型的阻燃剂原料及方法,制备新型膨胀型阻燃剂,如膨胀型石墨阻燃剂、红磷微胶囊化阻燃剂等;以上两种研究方向,其最终目的都在于阻燃剂的性能改良和提升,以期获得更高效的、符合当今市场需求的膨胀型阻燃剂。出于这样的研究背景,本文以典型的磷—氮膨胀型阻燃剂为阻燃体系,分别选取聚磷酸铵、季戊四醇、尿素以及聚酯树脂为阻燃体系中的酸源、碳源、气源和成膜物质。通过正交试验设计出九组配方并依靠极限氧指数测试、小室燃烧室测试以及垂直燃烧测试对各个配方的阻燃效果进行量化与评价,并选取最优配方,即聚磷酸铵7g,季戊四醇4g,尿素4g,聚酯树脂8ml;同时利用极差分析方法对所得数据进行相应的计算与处理,确定了以上四个因素对于阻燃效果影响大小的顺序为:聚磷酸铵(酸源)>聚酯树脂(成膜剂)>尿素(气源)>季戊四醇(碳源)。以最优配方为基础,引入硅灰、硅藻土、凹凸棒土三种无机硅,掺量分别为0.5%、1.0%、2.0%、4.0%;通过阻燃性能测试,对比引入无机硅前后,以及引入不同种类、不同掺量的无机硅后各个试样之间的阻燃效果,评价其阻燃性能差异。选取具有代表性的试样进行热重分析并通过扫描电镜观察其微观形貌,结合各项性能测试结果可以看出,阻燃剂在整个受热燃烧过程中,各个组分均发挥出不同的化学作用,同时组分间也会发生反应,相互配合,后引入的无机硅则起到了较好的协效作用,硅元素与阻燃体系中的碳源反应,生成-Si-O-键以及-Si-C-键,进一步强化了单纯阻燃体系中形成的碳化物,最终形成了具有一定支撑作用且阻燃、隔热的致密碳化层,从而将火源、基材、氧气三者有效隔离,保护基材在高温环境中不会迅速分解燃烧,降低火灾等安全事故的发生几率,为消防与救援工作争取时间。