聚烯烴是烯烴(以乙烯、丙烯為主)的聚合物，它是一種質輕、無毒,具有優良的介電性能、電絕緣性能和耐化學腐蝕性能的熱塑性材料。聚烯烴價格低廉,加工流動性好,易加工成各種形狀復雜的制品,被廣泛應用于電子、電器、化工、食品、機械、交通運輸等行業,其中應用于電線電纜行業最多。但聚烯烴的氧指數僅有17左右,屬易燃材料。因此,聚烯烴的阻燃研究備受關注,而炭化阻燃是該研究領域的一項重要內容。 早在20世紀70年代,Krevelen等人就提出了高聚物在燃燒過程中可形成炭層,其阻燃性可以得到明顯改善,且高聚物燃燒時生成的炭量與其極限氧指數(LOI)有很好的相關性，高聚物成炭性與其阻燃性能密切相關。對聚合物來說，目前存在的主要問題是炭化劑炭化效果差，而且聚合物自身分解產物參與成炭的程度較小，阻燃劑在燃燒過程中生成的炭的速度又慢，造成成炭量少，炭層質量差，難以起到很好的隔熱隔氧作用。在燃燒過程中，炭化對聚合物的阻燃性有巨大的影響。因此，研制開發高效的炭化劑，特別是能促進聚烯烴自身更多的參與成炭的膨脹型阻燃劑，具有重大的意義。

這幾年，為了提高阻燃聚合物的炭化效率，出現了協同阻燃、有機硅系阻燃、納米阻燃材料等多種新技術。

1.協同阻燃 雙金屬氫氧化物(LDH)是近年來才興起的一種無鹵阻燃劑，它是一類陰離子型的層狀材料，其化學組成式為 ，其中 和 分別代表二價和三價金屬離子，A為層間陰離子。LDH廣泛應用于各種工業領域，受熱在50-200℃失去層間水，300℃以上時層間的碳酸根與羥基脫出，在此過程中，大量吸收熱量，可以起到阻燃的作用。此外，分解后的固體產物具有較大的比表面積和較強的堿性，能及時地吸收材料熱分解釋放的酸性氣體和煙霧，起到抑煙的作用。 最近發展起來一種新型的無鹵無機膨脹型阻燃劑-膨脹石墨（EG）。它是在硫酸中氧化石墨制得的，為黑色片狀物，當其被迅速加熱到300℃以上時，可以沿晶體結構的C-C方向膨脹數百倍，有優良的膨脹成炭效果，在成炭阻燃方面具有良好的應用前景。田春明等將EG/APP 體系用于高密度聚乙烯 HDPE，的研究, 熱分析表明,EG/APP 的添加使得HDPE 材料的熱穩定性增強,降解過程變緩,剩炭率增加;SEM表明, EG/APP 加入使樣品生成連續、致密的炭層。

2.新型納米成炭阻燃材料 上世紀80年代末及90年代初興起的聚合物分子材料阻燃的新途徑。由于納米效應，聚合物/常規聚合物/填料復合材料無法比擬的優點，如密度小，耐熱性好，阻燃性能大大提升等，引起了廣泛的關注。特別是自1991年碳納米管被發現以來，其優異的力學性能、熱學性能，良好的導電性能和較大的比表面積引起全世界范圍內的廣泛研究。碳納米管具有非極性，與聚烯烴有良好的相容性，既不需要像蒙脫土那樣進行有機改性，也不需要加增溶劑進行改性。目前，關于碳納米管在提升聚合物的熱穩定性方面也有一定的報道。 王彪等用熔融共混法制備了聚丙烯/多壁碳納米管(PP/MWNTs)復合材料,TGA研究表明在氮氣氣氛下碳納米管顯著增加了聚丙烯基體的熱穩定性，3wt%MWNTs可使PP熱分解起始溫度提高44℃，具有良好的提升熱穩定性作用。 胡小平等用兩種新型阻燃劑(SPS和PTEN)與聚磷酸銨(APP)及碳納米管(MWNT)復配,并應用于低密度聚乙烯(LDPE),得到膨脹型阻燃LDPE/MWNT復合材料。通過氧指數(LOI)、垂直燃燒(UL-94)、錐形量熱試驗(CONE)對膨脹型阻燃LDPE/MWNT復合材料的阻燃性能和燃燒性能進行了研究。結果表明,在該膨脹型阻燃體系中,IFR與MWNT之間存在明顯的協效阻燃作用,并且大大降低了低密度聚乙烯的可燃性和熱釋放速率(HRR),而且燃燒后的殘炭量大大增加。 碳納米管具有良好的提升聚合物熱穩定性性能，其較大的比表面積可以吸附燃燒中的有害氣體和煙塵，因此具有良好的發展潛力，隨著碳納米管的成本逐漸降低，其應用必將越來越廣。

3. 有機硅系阻燃 有機硅系阻燃劑是一種新型高效、低毒、防熔滴、環境友好的非鹵阻燃劑,也是一種成炭型抑煙劑。有機硅系阻燃劑能促進炭的生成,提高炭層的穩定性和改善炭層結構。該炭層還具有一定的抑煙作用。李鳳嶺等研究發現,加入Al(OH)3或SiO2可提高聚丙烯膨脹體系的絕熱性能,但極限氧指數(LOI)卻下降, 但如果添加一定量的有機硅化合物卻可使蜂窩狀炭結構更加穩定和致密,提高了聚丙烯的極限氧指數。 何繼輝等采用含活性乙烯基的硅橡膠(PDMS)與線性低密度聚乙烯(LLDPE)進行熔融共混,并添加阻燃母料(FM),制得LLDPE/PDMS阻燃共混物。結果表明,未加PDMS的阻燃材料燃燒后殘留的炭層由阻燃劑分解產生的無機粒子堆砌而成,結構疏松;而加入15%PDMS的阻燃共混物燃燒后形成結構緊密的板結炭層,阻燃材料氧指數從22提高到28。 

4.結束語 炭化對聚烯烴材料的燃燒行為阻燃性能有很大影響。炭層結構、成炭量、剩炭率是評價材料阻燃性能好壞的重要依據，促進形成穩定、連續、致密、均勻的高質量炭層,增加成炭量,提高成炭率,提高與聚合物基體的相容性,降低聚合物材料的性能損失,并兼顧環保要求將是成炭阻燃聚烯烴的基本要求和研究重點，隨著技術的發展，成炭材料將會在聚烯烴阻燃中發揮更大的應用。