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催化炭化聚合物形成保護性炭質層是一種有效地提高聚合物材料阻燃性的方法。金屬催化劑應用在阻燃聚合物降解成炭中具有獨特的優勢，既能阻止熱量傳遞、阻隔氧氣，又能減少熔融滴落，又能抑制可燃性揮發氣體釋放速率和總量，達到阻燃、抗熔滴、抑煙三重功效。
抗熔滴阻燃聚合物
目前，對聚合物的抗熔滴改性主要采用降低聚合物在高溫條件下的熔體流動性(利用交聯網絡結構)或改善聚合物的炭化能力2種原理進行。主要實施方法包括：共混法、共聚法、后整理阻燃改性法。
共混法
共混法是直接在聚合物熔體中添加能夠起到抗熔滴作用的阻燃劑的方法，可以通過物理效果增加聚合物的內部交聯點增稠聚合物熔體，或改善燃燒層結構以促進成炭達到抑制聚合物熔滴的目的。
共聚法
共聚法是在聚合物分子結構中引入可交聯的改性交聯劑，使其形成三維網狀結構的方法，可以提高聚合物熔體的黏度,使聚合物分子鏈在受熱后難以位移，達到抗熔滴的作用。
后整理阻燃改性法
后整理阻燃改性法是通過浸軋焙烘法、有機溶劑法及涂布法等對PET纖維及織物表面進行化學接枝、輻射交聯及表面涂覆等功能化改性，從而使PET抗熔滴效果提高的方法。這種方法技術簡單，并且成本較低，是目前織物阻燃抗熔滴改性的重要方法。
金屬催化劑催化成炭
金屬催化成炭體系主要包括金屬氧化物、硼酸鹽等，體系中的金屬化合物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，形成更穩定、更致密的炭層結構。
炭化是一種熱解反應，被認為是一個復雜的過程，有許多反應同時發生，例如脫氫、氫轉移、縮合與異構化。不同種類的金屬催化聚合物降解成炭的機理也不相同。
首先，成炭會阻礙可燃裂解產物轉換成可燃氣體，快速成炭能減少可燃氣體的生成；其次，成炭過程會生成H2O，稀釋了可燃氣體的濃度，減緩聚合物燃燒；再次，成炭會在基底表面形成一層隔熱隔氧的物理保護層，阻礙基底進一步降解；最后，成炭屬于吸熱反應，會帶走部分熱量降低環境溫度。因而，對于非成炭性聚烯烴來說，使其快速催化成炭是提高其成炭率、改善其阻燃性能的最佳方法之一。
聚合物中的阻燃金屬催化劑
鐵系化合物
鐵在元素周期表中位于第四周期，第Ⅶ族，常見的鐵系化合物有Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3。在阻燃抑煙應用方面的用到的鐵系化合物有二茂鐵、Fe2O3、鐵基蒙脫土等。
鉬系化合物
鉬原子序數為42，屬于VIB族金屬，在阻燃抑煙應用方面的用到的鉬系化合物主要有二硫化鉬、三氧化鉬。
有人認為，鉬化合物能以Lewis酸機理催化PVC脫HCl,形成反式多烯；還有人認為，鉬化合物能通過金屬鍵合或通過碳—氯鍵的還原耦合，形成交聯聚合物鏈，而降低可燃物對火災的作用。盡管鉬化合物的詳細機理還不能完全肯定，但它對塑料(特別是PVC)具有強烈的抑煙作用和成炭作用。
鎳系化合物
鎳位于元素周期表第四周期第Ⅶ族,其化學性質較活潑，屬于親鐵元素。在阻燃應用方面常用到的鎳系化合物有三氧化二鎳、鋁酸鎳等。
鋅系化合物
鋅在現代工業中是相當重要的一種金屬元素，常見的鋅系化合物有氧化鋅、氫氧化鋅、硫酸鋅等。在阻燃應用方面的用到的主要有氧化鋅、硼酸鋅等。
稀土材料
稀土金屬元素在元素周期表的ⅢB族，包括鈧、釔、鑭系等17種元素，被廣泛用于當代高新技術中。目前，稀土金屬元素阻燃劑的工藝已經相對成熟,因此在阻燃方面也有了比較廣泛的應用，主要包括鑭、釔、鈰等。
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