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·28· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

表 4 具有不同层间客体阴离子的 LDHs 的阻燃机理
Table 4 Flame retardant mechanism of LDHs with different anions between layers
层间客体阴离子 阻燃机理 参考文献
2–
CO 3 热解过程生成 CO 2，稀释可燃性气体浓度，抑制或中断燃烧的进行（气相阻燃） [37]

5
HPO /P O 受热分解生成磷的含氧酸，催化含羟基的化合物迅速脱水炭化形成焦炭层，生成的磷酸作为液态膜覆 [46]
2
10
3
4
盖在炭层表面，阻止热量及可燃性气体的交换（凝聚相阻燃），生成 PO•，发挥自由基捕获作用，抑
制燃烧链式反应的进行（气相阻燃）
3–
BO 3 燃烧过程中硼酸盐受热熔化，在燃烧物表面形成玻璃体覆盖层，起隔绝作用（凝聚相阻燃）；放出结 [47-48]
合水，起冷却、吸热作用；还可改变某些可燃物的热分解途径，抑制可燃性气体生成；硼酸根能中和
酸性物质，还可以吸收燃烧产生的酸性有毒气体
Mo O 6 燃烧过程中生成的 MoO 3 可以促进基材成炭，提高炭层致密性，隔热隔氧，达到阻燃抑烟的效果（凝 [49]
24
7
聚相阻燃）

为了进一步提升 LDHs 的阻燃性能，JIN 等 [50] 4.2 调节层板金属阳离子的种类
尝试将不同类型的阴离子复合在一起对 LDHs 进行 LDHs 的层板金属阳离子组成具有可调性强的
2–
插层。采用硬脂酸与 MoO 4 对 MgAl-LDH 进行共插 优势 [52] ，采用具有较强催化成炭性能的金属元素制
层制备了 S 1 Mo 1-LDH，并研究了其对 PP 阻燃性能 备的 LDHs 具有优异的阻燃性能 [53] 。如：WANG 等 [54]
2+
2+
2+
的影响。结果表明，当 S 1Mo 1-LDH 质量分数为 20% 研究了不同过渡金属离子 Mn 、Co 、Cu 和 Zn 2+
时，复合材料的 LOI 值为 28.2%，阻燃性能达到 V-0 制备的 LDHs 对 EVA 热稳定性和阻燃性能的影响。
2+
级，与纯 PP 相比，PHRR 降低了 72.7%。同样地， 发现含有 Mn 的 LDHs 制备的纳米复合材料燃烧后
DU 等 [51] 以季戊四醇二磷酸（PD）和三聚氰酸（CA） 的残渣呈现致密的炭层和致密的金属氧化物层，可
2+
作为有机阴离子，采用焙烧重筑法对 MnAl-LDH 进 有效地隔绝 O 2 和热量的输送，且含有 Mn 的 LDHs
行共插层，制备了 PD 3CA 7-LDH，并研究了其对乙 制备的纳米复合材料的 PHRR 在所有复合材料中最
烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）阻燃性能的影响。结 低。KHANAL 等 [55] 研究了 ZnAl-LDH、MgAl-LDH
果表明，由于 PD 和 CA 的催化作用促进了致密炭层 对高密度聚乙烯阻燃性能的影响。结果表明，由 ZnAl-
的形成，当 PD 3CA 7-LDH 质量分数为 15%时，复合 LDH 制备的复合材料具有更低的 PHRR。除上述金
2+
3+
材料的 LOI 值为 28.0%。由此可知，不同类型阴离 属阳离子外，其他的金属阳离子如 Ni 和 Fe 等也被
子的复合插层可以有效发挥阴离子间的协同阻燃效 用于提升 LDHs 的阻燃性能。有关不同金属阳离子形
果，可使 LDHs 的阻燃性能得到较大幅度的提升。 成的 LDHs 对不同聚合物基体阻燃性能的影响见表 5。

表 5 含有不同层板阳离子的 LDHs 的阻燃性能
Table 5 Flame retardant properties of LDHs with different laminate cations
基体 金属阳离子 复合材料的阻燃性能 参考文献
2+
PP Cu 、Ni 残炭量：CuAl-LDH<NiAl-LDH [56]
2+
PHRR：NiAl-LDH<CuAl-LDH
2+
PP Zn 、Cu 、Ca 、Mg LOI 值：CaAl-LDH<MgAl-LDH<ZnAl-LDH=CuAl-LDH [57]
2+
2+
2+
PHRR：ZnAl-LDH<MgAl-LDH<CaAl-LDH<CuAl-LDH
2+
2+
2+
2+
聚苯乙烯 Co 、Mg 、Ni 、Zn 残炭量：CoAl-LDH<ZnAl-LDH<NiAl-LDH<MgAl-LDH [58]
PHRR：ZnAl-LDH<MgAl-LDH<CoAl-LDH<NiAl-LDH
2+
3+
聚氯乙烯 Zn 、Fe 烟密度：ZnAl-LDH<ZnFe-LDH [59]
PHRR：ZnFe-LDH<ZnAl-LDH

除金属阳离子的种类之外，二元 LDHs 和三元 LaMgAl-LDH、CeMgAl-LDH 和 NdMgAl-LDH，并
LDHs在阻燃性能方面也具有显著的差异。NAGENDRA 研究了其对 EVA 阻燃性能的影响。结果表明，与引
等 [60] 通过超声辅助法制备了 CoAl-LDH、ZnAl-LDH 入 MgAl-LDH 的复合材料相比，引入 LaMgAl-LDH、
和 CoZnAl-LDH，研究了 3 种 LDHs 对 PP 阻燃性能 CeMgAl-LDH 和 NdMgAl-LDH 的复合材料的 PHRR
的影响。结果表明，含有 3 种金属元素的 LDHs 具 显著降低，均下降 82%以上，且复合材料的阻燃性
有更加优异的成炭能力，且由 CoZnAl-LDH 制备的 能均达到 V-0 等级。由此可以看出，三元 LDHs 的
复合材料的热稳定性和阻燃性能优于 CoAl-LDH 和 阻燃性能明显优于二元 LDHs，表明不同金属元素
ZnAl-LDH 制备的复合材料。LIU 等 [61] 制备了掺杂 间的催化性能差异可以产生协同增效作用，从而提
有不同稀土元素 La、Ce 和 Nd 的 MgAl-LDH，即 升 LDHs 的阻燃性能。