高分子材料大范围的应用于电子电气、建筑、交通、航空航天等领域，但是其存在易燃、火焰蔓延迅速、释放大量有害烟气等火灾安全问题。近几十年来，随国家可持续发展的策略的提出和人们可持续发展意识的提高，生物基无卤阻燃高分子材料受到慢慢的变多的关注。本特刊着重关注生物基本征阻燃高分子材料、生物基阻燃剂的合成及性能、阻燃高分子/天然纤维复合材料、生物基或可再生高分子复合材料的热降解或抑烟性能等。本期特刊是一本高质量的合集，同时也作为电子书出版。

  王鑫，副研究员。2013年毕业于中国科学技术大学，获得工学博士学位。研究领域包括生物基无卤阻燃剂的合成、无卤阻燃热固性高分子材料的设计与性能、高性能阻燃聚合物纳米复合材料、木材和纺织品用多功能涂层技术。主持国家重点研发计划课题1项、国家自然科学基金项目2项。近年来在安全科学与工程等领域发表SCI收录论文150余篇（其中第一/通讯作者72篇）,SCI他引8000余次，H因子55。应邀编著英文学术著作5部（章）。入选2020年全球前2%顶级科学家榜单（World’sTop 2% Scientists 2020）。获得2017年国家自然科学二等奖1项。

  苯并噁嗪作为常见的热固性树脂材料，已大范围的应用于航天航空、交通运输、电子电器等领域。随着时下人们环保和安全意识的逐渐增强，制备阻燃性能好、综合性能优越的生物基苯并噁嗪材料成为近年来的研究热点。中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室胡源研究员和王鑫副研究员团队总结概述了近年来阻燃生物基苯并噁嗪材料的研究进展，包括其合成方法、阻燃性、耐热性和其他一些理化性能。此外，我们还简要评述了阻燃生物基苯并噁嗪的挑战和未来发展前景。

  德国材料、燃料和润滑剂研究所Greiner Lara博士研究团队报道了一种基于磷酸化水杨酸（SCP）的新型多功能阻燃剂，并将其应用于树脂传递模塑工艺的高性能环氧树脂。SCP可作为活性氯化磷与novolak酚醛树脂或含DOPO氢醌的novolak反应生成有充足耐热性和高炭产率的阻燃剂。

  测定的阻燃环氧树脂样品的耐热性和玻璃化转变温度及相应碳纤维增强复合材料的层间剪切强度表明了这些阻燃剂的适用性。该类阻燃剂都会使纯树脂样品的热释放率峰值降低54%。DOPO和SCP在一种阻燃剂中的组合在成炭方面显示出协同效应，并且作用方式适用于纯树脂或纤维增强样品。此外，通过扫描电子显微镜和X射线能谱法观察，这些阻燃剂有效地减少了碳纤维增强环氧树脂燃烧期间的纤维降解。

  3、一种新型DOPO-丁香酚加成物及其高效提升环氧树脂阻燃和机械性能的研究

  陕西师范大学万金涛副教授和汪娟丽助理研究员团队以可再生丁香酚和DOPO等为原料通过简单的两步法合成了一种新型丁香酚基含磷阻燃剂（DOPO-GE），并用于改性4,4’-二氨基二苯砜固化双酚A环氧树脂体系。

  研究根据结果得出，引入DOPO-GE使环氧固化物的玻璃化转变温度降低，但储能模量和弯曲强度提高、阻燃性能增强（如氧指数30%）。锥形量热仪结果为，DOPO-GE改性环氧体系的热释放速率、总放热量以及烟气释放量相较于未阻燃体系明显降低，表现出较好的阻燃和抑烟性能。

  4、一种含DOPO的香草醛衍生双酚用作高性能环氧热固性树脂的反应性阻燃剂

  陕西师范大学万金涛副教授和汪娟丽助理研究员团队采用生物基香草醛与DOPO、苯酚一步法反应合成了一种双酚化合物（VDP）并用于阻燃改性双酚A环氧树脂/芳香二氨固化体系。研究了VDP对环氧体系的阻燃性能、热性能和力学性能的影响。研究根据结果得出，随着VDP含量的增大，体系的炭化能力提高、阻燃性能逐提升；VDP的加入还能大大的提升环氧固化物的弯曲模量、弯曲强度、冲击强度和断裂韧性，同时保持了较高的玻璃化转变温度（180℃）。

  5、一种新型生物基含磷-氮阻燃剂的合成及其大大降低环氧树脂火灾危险性的研究

  受DNA具有含磷、含氮阻燃结构启发，重庆大学杨宏宇副教授和厦门理工学院袁尧博士合作，通过采用DNA结构中四种生物碱基之一胞嘧啶与羟基乙叉二膦酸进行简单的成盐反应，成功合成了一种生物基磷氮型阻燃剂(Cy-HEDP)，并作为阻燃剂添加到环氧树脂基体中。实验根据结果得出，当Cy-HEDP的添加比例为15 wt%时，阻燃改性的环氧树脂能够最终靠UL-94 V-0等级，且可以同时降低环氧树脂的热释放和烟释放，其中，总烟释放量（TSP）和总热释放量（THR）与纯环氧树脂相比分别降低了61.05%和39.44%。该研究为生物基阻燃剂的开发提供了启示，并为其它高分子材料绿色阻燃体系的开发提供了参考。

  6、β-环糊精功能化苯基膦酸锡对环氧树脂复合材料耐热性和阻燃性能的影响

  为提高环氧树脂（EP）的热稳定性和阻燃性，江苏大学孔庆红副教授团队将合成的β-环糊精（β-CD）改性层状苯基膦酸锡（SnPP）加入 EP中，制备出EP/β-CD@SnPP复合材料。根据结果得出，添加β-CD@SnPP显著改善EP复合材料在较高温度下的耐热性和成炭量。当β-CD@SnPP的添加量为4 wt%时，EP/4β-CD@SnPP复合材料通过UL-94 V-1等级，LOI值高达30.8%。同时，β-CD@SnPP 能够显著抑制 EP/β-CD@SnPP 复合材料在燃烧过程中的热释放速率峰值（PHRR）、总放热量（THR）和发烟率（SPR）; EP/4β-CD@SnPP复合材料良好的阻燃和抑烟性能归因于β-CD@SnPP优异的成炭能力和阻隔性能。

  近十年来，利用可再生生物质制备阻燃剂引起了人们的广泛兴趣。江南大学郭文文副研究员和香港理工大学费宾副教授合作报道了一种异山梨醇衍生聚膦酸酯（PICPP），作为聚乳酸（PLA）的阻燃剂。随着PICPP用量的增加，PLA/PICPP的起始热分解温度逐渐降低，这是由于PICPP的提前分解导致的。仅含10%的PICPP，PLA的极限氧指数高达30.0%，且满足UL-94V-0级，表明PICPP是PLA的高效阻燃剂。此外，加入15 wt%的PICPP使PLA的热释放速率峰值和总放热量分别下降33%和16%。热重-红外分析。根据结果得出，PLA/PICPP比PLA产生的更少的可燃性热解产物，这可能是PLA/PICPP具有较低的热释放速率的原因。

  纳米填料协同膨胀阻燃体系（IFR）是提高聚合物阻燃性能的有效途径，西南科技大学张平副研究员团队等研究了蒙脱土（MMT）对层状双金属氢氧化物（LDH）协同IFR阻燃聚乳酸（PLA）体系性能的影响。

  研究根据结果得出，LDH和LDH/IFR均能降低聚乳酸的热释放速率峰值（PHRR），延长聚乳酸的燃烧时间；在PLA/LDH和PLA/IFR/LDH体系中分别加入特殊的比例的蒙脱土（MMT），MMT不仅会影响PLA复合材料在燃烧过程中的热降解过程，还能使PLA复合材料在燃烧过程中形成更稳定的炭层，以此来降低PLA复合材料PHRR，延长燃烧时间。此外，当加入0.5 wt%MMT，PLA/IFR/LDH复合材料的PHRR降低16.17%，燃烧时间延长约70 s。本研究为逐步优化膨胀型阻燃聚合物的性能提供新的指导策略。

  9、木质素改性聚磷酸铵及其阻燃8、蒙脱土对PLA/IFR/LDH复合材料阻燃性能的影响

  纳米填料协同膨胀阻燃体系（IFR）是提高聚合物阻燃性能的有效途径，西南科技大学张平副研究员团队等研究了蒙脱土（MMT）对层状双金属氢氧化物（LDH）协同IFR阻燃聚乳酸（PLA）体系性能的影响。研究根据结果得出，LDH和LDH/IFR均能降低聚乳酸的热释放速率峰值（PHRR），延长聚乳酸的燃烧时间；在PLA/LDH和PLA/IFR/LDH体系中分别加入特殊的比例的蒙脱土（MMT），MMT不仅会影响PLA复合材料在燃烧过程中的热降解过程，还能使PLA复合材料在燃烧过程中形成更稳定的炭层，以此来降低PLA复合材料PHRR，延长燃烧时间。此外，当加入0.5 wt%MMT，PLA/IFR/LDH复合材料的PHRR降低16.17%，燃烧时间延长约70 s。本研究为逐步优化膨胀型阻燃聚合物的性能提供新的指导策略。聚乳酸复合材料的制备与性能研究

  聚L-乳酸（PLLA）是一种热塑性材料，具有完全降解性、高生物相容性和优异的力学性能。它可以取代石油基聚合物，目前被应用于包装、农业、纺织、医疗等领域。然而，PLLA易燃烧，极大地限制了其应用领域。怀化学院舒友副教授课题组采用木质素改性聚磷酸铵（L-APP）和PLLA熔融共混的方法制备了生物基阻燃PLLA复合材料。根据结果得出，随着L-APP含量的增加，生物基阻燃PLLA复合材料的结晶度（Xc）和氧指数（LOI）增加，玻璃化转变温度（Tg）和熔融温度（Tm）无显著变化。当L-APP含量为20%时，LOI为30.8%，Xc为42.3%，UL-94测试达到V-0级。本研究可促进木质素的增值利用和拓展PLLA在阻燃材料领域的应用。

  植酸（PA）是磷在谷类、豆类和油科作物的主要储存形式，安徽工业大学唐刚副教授课题组以来源广泛的生物质材料PA为原料，通过简单的离子反应研究制备了植酸铝（PA-Al）和植酸铁（(PA-Fe）两种生物基阻燃剂，并将其用于改性硬质聚氨酯硬质泡沫（RPUF）。研究表明，PA-Al和PA-Fe与RPUF基质有良好的相容性。PA-Al和PA-Fe的添加使RPUF复合材料在燃烧过程中拥有非常良好的减烟抑毒效果和耐火性能，同时能抑制燃烧过程中热量的传递。此研究不仅改善了RPUF防火性能，而且在某些特定的程度上降低了制备成本，为阻燃RPUF研究提供新途径。

  陕西师范大学李玉虎教授课题组采用硼酸、硼砂和八硼酸二钠对牛皮纸档案包装材料来改性，提高其防火安全性。垂直燃烧试验。根据结果得出，改性后的牛皮纸拥有非常良好的阻燃性能。其阻燃机理主要是由于硼酸、硼砂和八硼酸二钠的热分解作用产生了多孔玻璃结构，在纸张纤维表明产生致密的碳层，起到延缓纸张的热解和燃烧。研究为应用环保型硼基阻燃剂来降低档案包装材料的火灾危险性提供了一种可靠的方法。

  贵州大学吴志刚团队以磷酸胍、氨基胍、四水八硼酸二钠和十二烷基二甲基苄基氯化铵为原料，制备了一种阻燃剂组合物，对胶合板进行阻燃处理。与未经阻燃处理的胶合板相比，阻燃处理的胶合板的极限氧指数（LOI）和残炭质量分别提高了87.5%和58.7%，且平均热释放率（av-HRR）、总放热量（THR）、有效燃烧热（EHC）、总烟气释放率（TSR）、CO产率（COY）、CO2产率（CO2Y）和耗氧量分别下降了44.3%、82.9%、47.0%、86.0%、89.9%、50.1%和83.1%。此外，与未经阻燃处理的胶合板相比，阻燃处理的胶合板的火灾蔓延指数（FGI）较低，火焰传播速度较慢。该阻燃剂组合物的作用机理在于能够降低半纤维素和纤维素的热解温度，改变胶合板降解的分解和反应过程，促进脱水环化和加速炭化，且形成热稳定性更高的炭层。