近年來，膨脹型阻燃劑（Intumescent Flame Retardant，IFR）是無鹵阻燃領(lǐng)域的研發(fā)熱點之一，一般由酸源（脫水劑）、炭源（成炭劑）及氣源（發(fā)泡劑）三部分組成，其原理為酸源在材料燃燒時使炭源脫水成炭，同時氣源受熱分解釋放出不可燃的氣體，在材料表面形成隔熱隔氧的泡沫狀炭層，從而達(dá)到阻燃的目的。磷-氮型膨脹阻燃劑被認(rèn)為是目前無鹵阻燃領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，具有發(fā)煙量小、有毒氣體生成量少且阻燃效果好的特點。典型的磷-氮型阻燃體系由三聚氰胺、聚磷酸銨APP、季戊四醇PER組成，其阻燃機(jī)理為：在材料燃燒初期，APP受熱分解成酸性物質(zhì)，與PER發(fā)生酯化反應(yīng)，脫水成碳，同時三聚氰胺作為氣源受熱分解產(chǎn)生水、氨氣等氣體填充到炭層中膨脹發(fā)泡，形成多孔性泡沫狀炭層，原理圖如下所示。

                         圖1 磷-氮型膨脹阻燃劑阻燃機(jī)理示意圖

    近年來，出現(xiàn)了許多集酸源、炭源、氣源中二者甚至三者功能于同一分子結(jié)構(gòu)的膨脹型阻燃劑（如圖2所示），這些阻燃劑分子大多含磷、氮元素，在受熱分解時，既可以產(chǎn)生酸性物質(zhì)使體系脫水，又可以分解產(chǎn)生不燃性氣體使炭層膨脹，同時也能消除單一酸源、炭源、氣源的的分子缺陷（如單一酸源APP存在熱穩(wěn)定性不夠、單一氣源PER存在耐水解性能差等問題）。

                          圖2 新型膨脹型阻燃劑結(jié)構(gòu)示意圖

    磷-氮型膨脹阻燃劑也存在自身的局限性，如IFR易吸潮、與傳統(tǒng)鹵系阻燃劑體系相比添加量大、影響材料機(jī)械性能等問題。雖然對于上述IFR的問題，可以通過諸如協(xié)同阻燃技術(shù)、表面改性技術(shù)、微膠囊技術(shù)等部分解決，但目前IFR最亟需解決的仍然是其耐水解性能不高，在使用中影響產(chǎn)品的電氣性能、耐候性及耐久性，阻礙了IFR的發(fā)展。因此，低吸水性的磷-氮型膨脹阻燃劑將會使IFR的應(yīng)用得到更進(jìn)一步的發(fā)展。

    焦磷酸哌嗪（Piperazine Pyrophosphate）難溶于水（其分子結(jié)構(gòu)如下圖3所示），且分子結(jié)構(gòu)中含磷、氮元素，是一種同時具有酸源、氣源功能的有機(jī)化合物，以焦磷酸哌嗪作為主要組分的無鹵阻燃劑對聚烯烴（PP、PE等）、彈性體（TPE、EVA、TPV）等具有優(yōu)良的阻燃性能。

                           圖3 焦磷酸哌嗪分子結(jié)構(gòu)示意圖

    重慶科聚孚新材料有限責(zé)任公司從2013年開始研發(fā)焦磷酸哌嗪的工業(yè)化合成生產(chǎn)技術(shù)，并成功申請發(fā)明專利《焦磷酸哌嗪制備裝置及其方法》，截至2020年底，年產(chǎn)能已達(dá)2000噸?？凭坻诠旧a(chǎn)的焦磷酸哌嗪白度92以上，可取代傳統(tǒng)季戊四醇磷酸酯PEPA、CFA三嗪等；不受RoHS和REACH法令限制，并完成了歐盟REACH注冊。