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過渡金屬化合物屬于催化體系，可以加速聚合物的熱降解，催化聚合物鏈與阻燃劑之間的脫水和交聯(lián)，從而產(chǎn)生更加連續(xù)、致密、穩(wěn)定的炭層，還可以降低聚合物燃燒釋放氣體的毒性。

過渡金屬氧化物/聚合物阻燃

常用的過渡金屬氧化物如TiO2、Cu2O、ZnO和 Nio 等，具有一定的催化成炭作用，通常用作高分子材料的增效劑和有毒氣體抑制劑。過渡金屬氧化物通過催化燃燒過程中石墨化焦炭的形成，從而提高材料的熱穩(wěn)定性、阻燃性和抑煙性。

過渡金屬氧化物本體阻燃

過渡金屬氧化物可以接受電子對以形成配位鍵，而帶有負(fù)電基團(tuán)的聚合物可以與之配位，從而導(dǎo)致交聯(lián)和炭化。

Wang 等研究了非晶態(tài)水合型TiO2固體球(AHTSS)和海膽型介孔TiO2空心球(UMTHS)對環(huán)氧樹脂(EP)阻燃性能的影響，研究表明，UMTHS的阻燃效果要優(yōu)于AHTSS;添加2wt%的UMTHS后，延緩了EP的降解，熱釋放速率峰值（ pHRR）和總釋放熱（THR）分別較純EP下降了34.8%和15.7%。

過渡金屬氧化物協(xié)效阻燃

過渡金屬氧化物與膨脹型阻燃劑復(fù)配可有效提高膨脹型阻燃劑的阻燃效率，促進(jìn)形成更多的石墨化炭層。

Xu等合成了新型的有機(jī)-無機(jī)雜化成炭劑(SCTCFA-ZnO)，將sCTCFA-ZnO與聚磷酸銨(APP))組合以制備膨脹型阻燃聚丙烯（PP）復(fù)合材料。結(jié)果表明，質(zhì)量比為2:1的APP/SCTCFA-ZnO體系在PP復(fù)合材料中具有最佳的阻燃性能和抑煙性能;TGA結(jié)果表明，APP/SCTCFA-ZnO可以明顯改善復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，并促進(jìn)炭渣的形成。

Chen等用乙二胺改性聚磷酸銨(EDA-APP)作為膨脹型阻燃劑（IFR)，Cu20作協(xié)效劑，考察其對EP阻燃性能和抑煙性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)引入阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% Cu20/20%EDA-APP時，極限氧指數(shù)(LOI)為33%，UL-94等級達(dá)到V-0等級，延長了點火時間，降低了總煙霧產(chǎn)量和CO產(chǎn)量。

過渡金屬層狀雙氫氧化物

層狀雙氫氧化物（LDH）被稱為陰離子粘土或水滑石類化合物，LDH 的表面具有親水性，與聚合物基體的相容性較差，導(dǎo)致LDH與聚合物復(fù)合時易發(fā)生團(tuán)聚。因此為提高LDH在聚合物中的分散性，使LDH在聚合物中有更好的阻燃性能，須對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)改性。

改性層狀雙氫氧化物阻燃

層狀雙氫氧化物的改性主要分為插層改性和表面改性。插層改性可以擴(kuò)大LDH的晶間間距，使LDH更好的分散在聚合物中。

Zhou等設(shè)計合成了3D NiCo-LDH@PZS空心十二面體結(jié)構(gòu)，并將其復(fù)合到EP中，結(jié)果表明，經(jīng)過PZS表面改性的NiCo-LDH可以更好的分散在EP中，煙氣和有毒氣體的排放也大大減少，合成的空心結(jié)構(gòu)會增加與熱解氣體的接觸面積，從而產(chǎn)生物理化學(xué)吸附以促進(jìn)催化反應(yīng)。

層狀雙氫氧化物協(xié)效阻燃

對層狀雙氫氧化物進(jìn)行改性可以增加其與聚合物基體的相容性,改善聚合物的阻燃性能。此外，還可以將層狀雙氫氧化物與其他阻燃劑組成協(xié)效體系，來提高聚合物的阻燃性能。

Wang 等在 EVA中使用了膨脹性阻燃劑（CFA，APP，含有不同過渡金屬改性的LDH)，研究發(fā)現(xiàn)，阻燃劑明顯提高了乙烯基鏈的熱降解溫度，EVA-LDH-Co可以阻止融滴，EVA-LDH-Cu具有最佳的HRR和LOI值，而EVA-LDH-Ni在所有復(fù)合材料中對CO的抑制效果最佳。

Huang 等通過靜電作用使得LDH納米片聚集在APP表面制備APP@LDH，將其加到熱塑性聚氨酯（TPU)中，錐形量熱測試表明，3%的APP@LDH使得體系的pHRR 下降了55.5%，殘?zhí)苛坑?.2%增加到18.9%，防火性能顯著提升。

過渡金屬鹽/聚合物阻燃

過渡金屬離子如Cu2+、Co2+、Zn2+等可以催化樹脂交聯(lián)成炭，價態(tài)可變的金屬離子可以還作為自由基捕捉劑或氧化催化劑。

磷酸鹽

過渡金屬磷酸鹽由于磷和過渡金屬使其在阻燃方面有較好的發(fā)展，Co2P可以顯著延長點火時間，Ni12P5可以促進(jìn)形成更加致密的炭層。

Kong 等制備了含Cu的苯基磷酸鹽（CuPP)，并將其加入到EP中，結(jié)果表明，CuPP能夠顯著提高EP的 LOI 值并延長EP的燃燒時間，CuPP納米片在聚合物燃燒時可以阻隔揮發(fā)性物質(zhì)和氣體的釋放，其中Р和Cu在聚合物燃燒時能夠提前反應(yīng)形成P-C結(jié)構(gòu)和Cu的氧化物，覆蓋在聚合物表面，從而抑制聚合物的燃燒。

Liu等將磷酸鐵作為抑煙協(xié)效劑，制備了膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，加入2%的磷酸鐵后﹐膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的 pHRR、THR和煙霧產(chǎn)生率（SPR）分別下降41%、38%和55%，殘?zhí)苛枯^膨脹型阻燃環(huán)氧樹脂增長了19.7%。磷酸鐵通過催化聚磷酸銨中氨的釋放以產(chǎn)生更多的多聚磷酸與EP發(fā)生交聯(lián)，增大了熔體的粘度，減少了燃燒過程中小分子的釋放。

鐵酸鹽

鐵酸鹽由于低毒性和高穩(wěn)定性被應(yīng)用于聚合物阻燃中，其中兩種過渡金屬元素的存在使得其在催化成炭、對易燃?xì)怏w的吸附及防止融滴方面有較好的效果。

鉬酸鹽

鉬酸鹽在改善阻燃性和抑煙性方面顯示出極佳效果，鉬酸鹽在燃燒過程中產(chǎn)生MoO3和Cu2O分別通過Friedel-Crafts反應(yīng)和還原偶聯(lián)作用促進(jìn)了炭的形成并改善炭層的致密性，進(jìn)一步改善復(fù)合材料的阻燃性和抑煙性。

金屬有機(jī)框架材料/聚合物阻燃

金屬有機(jī)框架（MOFs)由有機(jī)配體和金屬離子或金屬離子簇組成，通過強(qiáng)配位鍵連接形成多孔的特殊結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的無機(jī)填料相比，MOFs作為一種新型的無機(jī)-有機(jī)雜化體，在不進(jìn)行任何有機(jī)修飾的情況下，仍與聚合物基體有較好的相容性。

類沸石金屬有機(jī)骨架

過渡金屬元素合成的MOFs可以在高溫下催化焦炭的形成反應(yīng)，大量微孔或中孔的存在有利于燃燒初期吸附熱解氣體。

Hou等合成了Fe MOF并將其加到聚苯乙烯(PS)中，當(dāng)添加量為2wt%時，PS/FeMOF的 pHRR較純PS僅降低了14%，且抑制了有毒苯乙烯低聚物的釋放，但是阻燃效果有限。

Zhang等通過結(jié)合雙金屬的金屬有機(jī)骨架(Co-Zn MOF)和 MOF@GO與lFR制備了阻燃膨脹型EP復(fù)合材料。與參考樣品EP/IOIFR相比，EP/[email protected]復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了11%，pHRR和總煙霧釋放量( TSP）分別降低了41%和30% 。

類沸石-咪唑酯酸酯骨架

沸石咪唑酸酯骨架配體(ZIFs)是一種由富氮結(jié)構(gòu)組成的咪唑化合物，其獨(dú)特的金屬離子-N原子結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

Xu等將ZIF-8添加到EP中制備了ZIF8/EP(ZEP)，ZIF-8的添加量為2wt%時，LOI由22.4%增長到26.9%,同時，ZEP的SPR較純EP降低了21.6%，是ZIF-8在燃燒過程中金屬氧化物的熱分解所致。

Xu等又將ZIF-67和含硼化合物修飾的RGO復(fù)配(ZIF-67/RGO-B）加入到EP中，研究發(fā)現(xiàn)，添加2wt%ZIF-67/RGO-B的EP復(fù)合材料的pHRR和THR 與純EP相比分別降低了65.1%和41.1%，LOI值提高了23.4%。聚合物加入ZIFs后，一方面使聚合物燃燒過程中釋放N2等不燃?xì)怏w以稀釋氧氣及聚合物燃燒產(chǎn)生的可燃?xì)怏w的濃度。另一方面，ZIF-8或ZIF-67在燃燒時會分解成ZnO或Co304來促進(jìn)炭層的形成，對聚合物基體起到保護(hù)作用。

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