随着塑料制品的广泛使用，塑料的阻燃改性也成为目前的研究热点。阻燃剂是一种通过抑制燃烧提高塑料材料燃烧条件的助剂，包括卤系阻燃剂、磷氮阻燃剂、膨胀型阻燃剂、生物质阻燃剂等。
其中，卤素阻燃剂中的溴系阻燃剂（ＢＦＲｓ）由于具有优良的阻燃性能，被广泛应用于电子设备、交通运输、家具建材等领域，除此以外，其性价比高，对基材性能影响较小，适用于阻燃多种塑料。
BFRs，溴化阻燃剂的总称，主要种类为PBB、PBDE、HBCDD、TBBPA，另外，通过溴化反应，可形成不同树脂基体的溴系阻燃剂系列，如溴化聚苯乙烯（BPS）、聚溴化苯乙烯、溴化环氧树脂齐聚物（BEO）、溴化聚碳酸酯低聚物（BCO）、聚溴化基丙烯酸酯（PPBA）等。
１常用溴系阻燃剂的基本理化性质及阻燃机理
１.１基本理化性质
常用溴系阻燃剂基本理化性质如表１所示。
１.２溴系阻燃剂的阻燃机理
溴系阻燃剂的阻燃作用主要在气相中进行，受热时，其可分解产生难燃的ＨＢｒ气体覆盖在材料表面，能稀释空气中氧气和可燃性气体的浓度，同时ＨＢｒ还能捕获传递燃烧链式反应的核心自由基（如ＯＨ·、Ｏ·、Ｈ·），生成活性较低的溴自由基，从而抑制或终止链式反应的发生，达到阻燃目的。反应式如式（１）～（８）所示。
大部分溴系阻燃剂在２００～３００℃范围内开始分解，该温度范围也是常见高分子材料的分解温度范围。当塑料在高温下分解时，溴系阻燃剂同时开始分解，由于Ｃ－Ｂｒ键能较低，能捕捉塑料分解时的自由基，从而延缓或抑制燃烧链的反应；同时，在凝聚相中溴系阻燃剂还可通过脱水反应形成炭化层，覆盖在材料表面隔绝空气，从而在凝聚相中发挥阻燃作用。
２溴系阻燃剂在改性常用塑料中的应用
２.１溴系阻燃剂在改性聚丙烯（ＰＰ）中的应用
ＰＰ是目前生产生活中需求量较大的一种高分子材料，其生产成本较低、具有优异的力学性能并且耐腐蚀性能较好，满足诸多塑料应用领域的要求，但是，ＰＰ属于易燃材料，其极限氧指数（ＬＯＩ）约为１８％，而且，ＰＰ的燃烧速度较快，安全性较低，应用范围受到了明显限制。因此，需要对ＰＰ材料进行改性，提升其阻燃性能，在ＰＰ中加入阻燃剂进行共混改性是目前最常用也最有效的办法。
目前，适用于PP的阻燃剂主要为添加型阻燃剂，应用较多的有卤系阻燃剂 (如澳系阻燃剂、-锦协效阻燃体系) 、无机填充型阻燃剂 (如氢氧化镁、氢氧化铝) 、磷氮系(如MPP、APP、MCA、磷睛、磷酸酷等) 以及膨胀型阻燃剂 (IFR) 。
溴系阻燃剂能够明显提高ＬＧＦＰＰ的阻燃性能。近年来，由于ＤＢＤＰＥ具有优异的环保性、高耐热性等优点，被更多地应用于ＰＰ阻燃改性。
2.２溴系阻燃剂在ＡＢＳ中的应用
ＡＢＳ是一种应用十分广泛的非结晶性树脂，兼具聚苯乙烯的刚性和光泽性、聚丙烯腈的耐热性与化学稳定性以及聚丁二烯的低温抗冲击等特性，被大量应用于汽车、电子、机械等制造业与化工业。但是，ＡＢＳ的ＬＯＩ约为１８％，属于易燃塑料，导致其应用受到制约，因此，对ＡＢＳ进行阻燃改性特别重要。
当使用氢氧化镁、氢氧化铝等金属氢氧化物类无机阻燃剂改性时，需较高添加量（质量分数为５０％～６０％）才能达到阻燃性能指标，而高添加量会破坏ＡＢＳ的力学性能，溴系阻燃剂作为塑料阻燃行业最为重要的一类阻燃剂，目前市场占有率较高，虽然会导致环境污染、人类健康风险的产生，但是，短时间内仍无法被完全取代。
ＤＢＤＰＥ也常用于改性ＡＢＳ。阻燃ＡＢＳ主要应用于电话、电脑、液晶显示器（ＬＣＤ）等电子电气设备外壳、汽车内构部件和外部构件、小型厨房电器、工具盒真空吸尘器的外壳等。
图源：大晋新材料
２.３溴系阻燃剂在改性聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）中的应用
ＰＥＴ无毒、稳定且具有较高的耐化学腐蚀性，是应用最为广泛的合成纤维和薄膜材料之一，但是，其十分易燃，ＬＯＩ仅为１６％～２０％，燃烧时会产生大量烟尘、有毒气体并伴有严重熔滴。
近年来，玻璃纤维增强ＰＥＴ复合材料（ＰＥＴ－ＧＦ）由于具有极高的性价比，应用也越来越广泛，但是，加入玻璃纤维后产生的“蚀心效应”导致其阻燃性能进一步减弱，因此，ＰＥＴ、ＰＥＴ－ＧＦ的阻燃改性十分必要，目前，溴系阻燃剂占据了改性ＰＥＴ的主导地位，常用的包括ＢＤＥ－２０９、ＤＢＤＰＥ、溴代聚苯乙烯（ＢＰＳ）等。
2.４溴系阻燃剂在改性聚对苯二甲酸丁二醇酯（ＰＢＴ）中的应用
作为通用工程塑料之一，ＰＢＴ具有良好的耐热性、耐候性、耐化学腐蚀性及优异的力学性能且易成型等特点，在电子电器、汽车、机械等领域中均得到了广泛应用。
图源：帝人
但是，ＰＢＴ属于易燃材料，纯ＰＢＴ树脂阻燃性能达不到Ｖ－０级，而电子电器的塑料部件须达到ＵＬ９４Ｖ－０级及７５０℃灼热丝不起火的基本要求，为进一步拓展ＰＢＴ在电子电器等领域的应用，需要通过阻燃改性提升其阻燃性，溴系阻燃剂由于其优良的综合性能在ＰＢＴ阻燃改性中得到广泛使用。
不同类型阻燃剂对ＰＢＴ的耐热性能影响差别较大，从阻燃ＰＢＴ材料的加工耐热性和老化耐热性方面而言，ＤＢＤＰＥ＞溴化聚苯乙烯＞溴化聚碳酸酯＞溴化环氧树脂，即ＤＢＤＰＥ最优。
３结语
随着工业及科技等领域的快速发展，塑料制品的消耗量大幅增加，对塑料制品的需求也逐渐增大，塑料的阻燃改性仍是一门重要的研究课题。溴系阻燃剂虽然阻燃效率高，但是，随着新型产业发展的要求提高，人类社会的环保意识更强，由其引起的环境与健康风险不容忽视。
虽然，由于溴系阻燃剂较高的阻燃效率和宽广的适用范围，无法被完全取代，但是，目前其合理使用方法及未来的改进方向主要如下：
参考资料：成都工业学院曾星，徐绍娟《溴系阻燃剂在常见塑料改性中的应用进展》，塑料，2023年01期
原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：溴系阻燃剂在常见塑料改性中的应用