膨胀型阻燃剂是指使聚合物受热或燃烧时所发生膨胀或发泡现象的物质，其最早使用于防火涂料中。

膨胀型阻燃剂具有高效、低烟、低毒、添加量少及无熔滴等特点，在某些材料中比其他阻燃剂的阻燃效率更高，因此膨胀型阻燃剂越来越多应用于各种复合材料中。

一、膨胀型阻燃剂(IFR)的组成

膨胀阻燃体系一般由酸源（脱水剂）、炭源（成炭剂）和气源（发泡剂）3部分组成。其中酸源的功能是与炭源发生酯化反应，使之脱水。使用较多的是聚磷酸铵、硅酸盐、马来酸酐等，这些物质均可以受热分解产生酸，实现酸源的主要功能；

气源是指能够在受热分解时释放出大量无毒且不易燃气体的化合物。常用的气源主要有三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵(APP)、尿素等；

炭源是指在燃烧过程中能被脱水剂夺走水分而被炭化的物质。炭源是形成泡沫炭层物质的基础，主要是一些含碳量较高的多羟基化合物或碳水化合物。炭源是IFR中非常重要的一部分，炭源是否优良直接决定了阻燃效果。炭源的品种主要有季戊四醇(PER)、酚醛树脂、聚酰胺、丁四醇、环己六醇、淀粉、麦芽糖、三嗪类化合物等。

二、膨胀型阻燃剂(IFR)的分类

膨胀型阻燃剂通常可分为化学膨胀型阻燃剂和物理膨胀型阻燃剂两大类。

01化学膨胀型阻燃剂（磷-氮膨胀型阻燃剂）

磷-氮膨胀型阻燃剂是以磷、氮为主要成分的阻燃剂，其发烟量、有毒气体的生成量很小，并显示出良好的阻燃性能。

目前最典型且应用最广泛的磷-氮系膨胀型阻燃剂是三聚氰胺、APP、PER系统。其中三聚氰胺充当气源，PER是炭源，APP既可作酸源又可作为气源。在较低温度下，先由APP释放出酸性物质，然后在稍高于释放酸的温度下，APP和多元醇化合物发生酯化反应，在酯化过程中，酯化产物脱水成炭，形成炭层，体系开始熔融；酯化反应产生的水蒸气、氨气等气体和由气源产生的不燃性气体填充到炭层中去，使体系膨胀发泡，反应接近完成时，体系炭层固化，最后就形成了多孔泡沫炭层，从而达到阻燃的目的。

02物理膨胀型阻燃剂（膨胀型石墨阻燃剂）

膨胀型石墨(EG)是一种新型的物理无机膨胀型阻燃剂。将天然石墨通过特殊化处理，可形成特殊层间化合物EG，当其被加热时，可沿C-C轴方向膨胀数百倍。EG自身可以成炭、发泡，但一般需要一些酸来催化使用，人们对于EG和有机膨胀阻燃剂的协同效应作了大量研究，发现EG与有机膨胀阻燃剂一起使用能发挥出很好的阻燃效果。

三、膨胀型阻燃剂(IFR)存在的问题

膨胀型阻燃剂存在一些问题， 具体体现在以下几个方面：

（1）相容性差：在聚合物中加入膨胀型阻燃剂， 虽然可以获得较好的阻燃效果， 但却由于膨胀型阻燃剂和大部分基体相容性较差， 进而使聚合物的力学性能降低， 尤其是拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度大幅度下降， 往往导致工程上难以应用。

（2）易吸潮：以APP、MEL和PER为主要成分的阻燃剂， 由于APP和PER有一定的吸水性并且易进行醇解反应，最终导致阻燃聚合物抗水性能下降，易吸潮。

（3）低分子物质：很多膨胀型阻燃剂都是低分子物质，由于无机聚合物的聚合度较低，这就导致它们的热稳定性差，易渗出，抗迁移性及聚合物的相容性差。最终导致阻燃产品的力学性能和外观很差。

(4) 膨胀型阻燃剂各组分之间的配比问题：膨胀型阻燃剂各组分的配比往往需要大量的实验数据和经验来获得。

四、膨胀型阻燃剂(IFR)的改善技术

01、协同阻燃技术

协同效应可以提高膨胀型阻燃材料的阻燃效果，提升材料的阻燃性能，对不同材料选取适当的协效剂，如蒙脱土、沸石、金属氧化物、螯合物以及一些含硼的化合物等。协效剂具有催化阻燃体系反应、增加成炭量、提高炭层品质等作用。

02、表面改性技术

有些IFR同聚合物材料相容性差、界面难以形成良好的结合和粘接。为改善其与聚合物间的粘接力和界面亲和性，常采用偶联剂对其进行表面处理。常用的偶联剂有硅烷和钛酸酯类。

03、微胶囊技术

微胶囊阻燃技术实质是将阻燃剂粉碎分散成微粒后，用有机物或无机物进行包囊，形成微胶囊阻燃剂，常用来改善一些阻燃剂与材料不相容的问题。