【编者按】有机高分子材料是体积产量最大的大类材料，因密度低、易加工等优势，已经成为国民经济和国防军工等领域不可缺少的重要材料。但由于富含碳氢结构，大多数高分子材料都具有易燃性，易被引燃导致火灾事故，危害人们的生命健康和财产安全。赋予高分子材料阻燃性是解决其火灾隐患的主要途径，可以从根本上预防火灾的发生及蔓延，因此发展阻燃高分子材料至关重要。基于此，本刊特邀四川大学赵海波教授组织了“阻燃高分子材料专栏”，专栏邀请了国内阻燃高分子材料领域的专家分别介绍了阻燃材料的火灾危害评估方法、降低热释放的途径、抑制烟毒气体释放的技术等方面的研究进展，希望为相关领域研究人员和感兴趣的读者了解该领域的前沿和发展提供参考。
「1」基于化学与物理途径调控的低热释放高分子材料研究进展
余荣华，刘杰，唐涛
中国科学院长春应用化学研究所 高分子物理与化学国家重点实验室, 吉林 长春 130022
DOI：10.7502/j.issn.1674-3962.202312008
摘要：高分子材料在生活中广泛应用，但其大部分由碳氢元素组成且易燃,具有潜在的火灾危险性。降低高分子材料燃烧热释放是提高其火安全性的关键。高分子材料在高温下产生的可挥发热解产物扩散到气相并和氧气发生燃烧反应是放热的根本原因。因此，控制可挥发热解产物的生成量与扩散速度以及在气相中的燃烧反应是降低高分子材料燃烧热释放的基本方法。介绍了作者团队基于化学与物理途径降低高分子材料燃烧热释放的研究进展，主要包括以下3种途径：① 调控聚合物碳化反应，将降解产物尽可能固定在凝聚相区域，减少可燃挥发组分的释放；② 采用不同策略对炭层结构进行优化，增强阻隔作用，抑制可燃组分的传质和传热；③ 抑制气相燃烧反应，降低燃烧效率。通过探索聚合物结构、残炭炭层结构与热释放之间的内在关系，提出了热分解机理和高质量炭层形成机制，为低热释放高分子材料的设计与开发提供新思路。
基于材料基因组方法的可加工高火安全性聚碳酸酯的设计概述(a)[17] ；含芳香亚胺的不同双酚型环氧树脂及其热释放性能 (b)[18]
环氧树脂中AMP 和ADP 协同阻燃机理(a)[45] ; DOPO-AI 的化学结构(b)[47] ; PP-BPT 和PP-BPE 聚合物阻燃机理(c)[17]
引用格式：余荣华，刘杰，唐涛. 基于化学与物理途径调控的低热释放高分子材料研究进展[J]. 中国材料进展, 2024, 43（8）：673-681.
YU R H, LIU J, TANG T. Research Progress of Polymer Materials with Low Heat-Release Modulated via Chemical and Physical Routes[J]. Materials China, 2024, 43（8）：673-681.
「2」降低高分子材料热释放的方法
王紫霓，赵海波，刘博文
四川大学化学学院 环保型高分子材料国家地方联合工程实验室 教育部环境与火安全高分子材料协同创新
中心 环境友好高分子材料教育部工程研究中心，四川 成都 610064
DOI：10.7502/j.issn.1674-3962.202405013
摘要：与金属材料和无机非金属材料并列为三大类材料之一的有机高分子材料，广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域。由于其有机化学结构，大多数高分子材料都具有易燃性，易被引燃导致火灾事故，危害人们的生命健康和财产安全。评价高分子材料阻燃性更多地是着眼于是否难点燃、易自熄等，而材料一旦被点燃，材料的热释放特性则是直接决定燃烧会否发展为火灾的重要因素。降低高分子材料燃烧时的热释放，可以延缓材料达到轰燃的时间，避免火灾，或在火灾发生前为人员逃生争取更多的时间。重点介绍了降低高分子材料热释放的阻燃方法，其中包括“三源一体”膨胀炭化阻燃、有机/无机纳米复合材料阻隔层阻燃、磷系阻燃、高温自交联/重排炭化阻燃等方法，进一步对该领域面临的挑战和未来发展趋势进行了深入分析。
离聚物SHPPP(a)、DHPPO-Na(b)和DHPPO-K(c)的化学结构式; PET 和PETI 的HRR 曲线(d), PET、PETI5 和PETI10 在空气中0. 16 Hz 固定频率下复数粘度与温度的关系(e), PETI 的离子聚集和炭化示意图(f)[62] ; PET-co-PBM 的结构(其中n 表示每100 mol DMT 的PBM 的物质的量份数(PBM: DMT=n: 100), 而不是嵌段长度或重复单元)(g), 基于π-π 堆积和氢键形成物理交联的示意图(h), PET 和PET-co-PBM20 的HRR 曲线(i)[63]
高温自交联/ 重排本征炭化阻燃机理示意图(a)[64] ; 部分典型自交联单体PEPE、PEPN 和DPDPI 的化学结构式(b)
引用格式：王紫霓，赵海波，刘博文. 降低高分子材料热释放的方法[J]. 中国材料进展, 2024, 43（8）：682-696.
WANG Z N, ZHAO H B, LIU B W. Methods for Reducing Heat Release of Polymeric Materials[J]. Materials China, 2024, 43（8）：682-696.
「3」高分子材料阻燃抑烟中的自由基捕捉作用
郭正虹，王炳涛，李娟，赛霆，闫红强，方征平
浙大宁波理工学院 火安全材料研究所，浙江 宁波 315100
DOI：10.7502/j.issn.1674-3962.202402013
摘要：烟毒气体导致的窒息性死亡是火灾中最主要的致死原因，如何降低高分子材料燃烧过程中的烟毒气体释放，对于火灾中人员逃生和救援至关重要。燃烧过程中自由基链式反应向气相释放出来的高活性H·和HO·是引起高分子材料氧化降解的根本原因，有效控制高活性自由基向气相的释放是改善高分子材料阻燃抑烟性能的有效途径。综述了高分子材料阻燃抑烟中的自由基捕捉作用，从气相自由基捕捉和凝聚相自由基捕捉两个角度简要阐述了多种阻燃剂/协效剂在阻燃抑烟方面的不同表现，重点总结了凝聚相自由基捕捉作用与覆盖阻隔、催化成炭和多孔吸附作用相结合对延缓和抑制烟毒气体释放的影响，并分析了高分子材料阻燃抑烟领域中自由基捕捉作用研究亟待解决的问题。
介孔SiO2气凝胶在聚氨酯泡沫中的阻燃抑烟机理示意图[44]
Flame retarding and smoke suppression mechanism of mesoporous SiO2 aerogel in polyurethane foam[44]
阻燃抑烟高分子材料中的自由基捕捉作用及与其他途径的协同作用
Free-radical trapping effect and synergetic effect with other mechanisms in flame retardant and smoke suppressing of polymer materials
引用格式：郭正虹，王炳涛，李娟，等. 高分子材料阻燃抑烟中的自由基捕捉作用[J]. 中国材料进展, 2024, 43（8）：697-703.
GUO Z H, WANG B T, LI J, et al. Free-Radical Trapping Effect in Flame Retarding and Smoke Suppression of Polymers[J]. Materials China, 2024, 43（8）：697-703.
「4」阻燃材料火灾危害评估方法研究进展
邹斌1,2，褚夫凯1，李家峻1，宋磊1，胡源1
1. 中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室，安徽 合肥 230026
2. 中国安全生产科学研究院，北京100012
DOI：10.7502/j.issn.1674-3962.202403021
摘要：阻燃材料火灾危害评估是预防、管理和控制可燃聚合物材料火灾隐患的基础，同时也是选择适当阻燃体系并评价阻燃剂对聚合物综合影响的关键环节。从燃烧产物的角度分析了材料燃烧的特征，凝练出评估体系的热解行为、热量和CO2释放、烟和毒性气体释放3个层面的准则。重点综述了单一维度材料火灾危害评估方法的研究进展，研究表明，需要集合火灾场景等才能获得具有逻辑意义的材料综合火灾危险评价。展望了阻燃材料的发展方向，阐释了材料火灾安全性评价的多属性决策过程的本质。讨论本质危害性权重分析过程并归纳了其发展趋势，即通过层次网络分析取代层次分析衡量元素之间更复杂的相互依赖关系和反馈，以减少传统方法的弱点和错误。进一步通过研究案例总结了材料火灾危害指标波动性和相关性的客观权重维度，并强调了指标数据的纯样归一化预处理方法对获得可解释性权重的重要作用。纳什均衡对权重的融合兼顾了主客观权重分析的优点，该体系有助于全面认知材料火灾危害的系统性和整体性特征。
采用不同方法的不同阻燃剂添加量和热辐射功率下PC 复合材料火灾危险性定量评估结果[1] : (a)ANP 法, (b)CRITIC 法, (c)使用博弈论对ANP 和CRITIC 权重进行融合, (d)融合权重评估结果
Quantitative assessment of PC composites fire hazard with different flame retardant content and thermal radiation power by different methods[1] : (a) ANP method, (b) CRITIC method, (c) the integration of ANP and CRITIC weights using game theory, (d) A-C weighting method
引用格式：邹斌，褚夫凯，李家峻，等. 阻燃材料火灾危害评估方法研究进展[J]. 中国材料进展, 2024, 43（8）：704-713.
ZOU B, CHU F K, LI J J, et al. Research Progress on Fire Hazard Assessment Methods for Flame-Retardant Materials[J]. Materials China, 2024, 43（8）：704-713.
「5」纺织品表面阻燃技术研究进展
侯泽明，罗春源，朱平，徐英俊
青岛大学 功能纺织品与先进材料研究院，山东 青岛 266071
DOI：10.7502/j.issn.1674-3962.202405024
摘要：纤维、织物等纺织品是“量大面广”的材料制品，但较易燃，火灾危险性高，导致应用范围受限。近年来，人们致力于开发阻燃材料及阻燃技术，以获取阻燃纤维及其制品，满足不同领域的高火安全要求。对于不同纤维、织物及其制品，需因“材”制宜地构建不同的高效阻燃体系，利用便捷的工艺技术将阻燃性能构筑到材料中，以期在实现阻燃的同时降低对其他性能的影响。围绕纺织品的表面阻燃技术研究，概要介绍纺织品传统阻燃机理及技术，而后以作者团队近期工作以及领域内典型报道为例回顾相关研究进展，聚焦于溶胶-凝胶、层层自组装、共价接枝等技术，涉及到一些先进耐久阻燃纺织品温和构建技术，同时探讨了各种表面阻燃技术体系的优缺点、应用潜力以及面临的挑战。最后，面向纺织领域的发展趋势，对先进纺织品阻燃技术的迭代优化方向进行了展望。
耐久阻燃体系温和构建技术: (a)壳聚糖/ 氨基三甲叉膦酸聚电解质复合物[86] ; (b)聚多巴胺/ 聚磷酰胺共沉积阻燃体系[91] ;(c)单宁酸/ 酒石酸/ 金属离子(Ⅱ)络合物体系[93] ; (d)单宁/ 金属离子体系及其与蚕丝间的相互作用[96，97]
Durable flame-retardant systems via approaches under mild conditions: (a) chitosan/ amino trimethylphosphonic acid polyelectrolyte complexes[86] ; (b) polydopamine/ polyphosphonamide co-deposition(b)[91] ; (c) tannin/ tartar emetic/ M2+ complexes[93] ; (d) tannin/
metal ion complex for silk fabrics[96，97]
引用格式：侯泽明，罗春源，朱平，等. 纺织品表面阻燃技术研究进展[J]. 中国材料进展, 2024, 43（8）：714-723.
HOU Z M, LUO C Y, ZHU P, et al. Progress in Surface Flame-Retardant Technology for Textiles[J]. Materials China, 2024, 43（8）：714-723.
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