膨胀型阻燃涂料中的粘合剂至关重要，因为它有助于形成均匀的泡沫结构和炭层的膨胀 [ 182 ]。粘合剂，如聚醋酸乙烯酯乳液、氯乙烯胶乳、醇酸树脂和丙烯酸树脂，广泛用于膨胀型阻燃涂料的配方中。为了克服火焰，这些粘合剂基本上表现良好；然而，它们的化学成分在暴露于火焰时通常会释放出大量有毒气体和烟雾 [ 87 , 183]。因此，可以使用水基粘合剂，如环氧乳液，以减少烟雾和有毒烟雾的释放，同时保持膨胀型阻燃涂料在阻燃方面的质量和有效性[ 184 ]。
以下是一些可用于制造有效膨胀型阻燃涂料体系的潜在粘合剂。
7.2.1. 乙烯醋酸乙烯酯乙烯醋酸乙烯酯 (EVA) 是一种含有乙烯的极性醋酸乙烯酯共聚单体，可以通过改变醋酸乙烯酯的含量来合成。它广泛用于众多应用中，其中 EVA 变化很大，具体取决于共聚物的醋酸乙烯酯含量 [ 185 , 186 ]。然而，EVA 的高可燃性使其无法最大限度地发挥其用途 [ 187 ]。因此，阻燃剂的添加对于提高EVA的阻燃性是必要的。还值得注意的是，阻燃 EVA 化合物的开发必须不含卤素，因为该系统会释放有毒和腐蚀性气体并产生大量烟雾，这会导致环境和健康风险 [ 127 , 188 ]。
最近，在许多应用中，无机氢氧化物填料（有时是层状双氢氧化物）和膨胀型阻燃剂得到了深入研究，并普遍用于生产无卤阻燃 EVA 共聚物体系，同时考虑到生命和环境安全问题 [ 153 , 189 ]。它们在冷凝和气相中分解，降低聚合物的温度并将水释放到气相中，从而稀释火焰。它们还可以作为含碳残渣氧化的催化剂，降低 CO/CO 2比率 [ 190]。在分解过程中形成的氧化物有助于形成绝缘的炭化层，作为对聚合物的额外保护[ 87 ]。此外，可用于 EVA 的膨胀型阻燃体系引起了很多兴趣，由于高绝缘性能，除了提高阻燃性和抑烟性能，以及方便和成本效益 [ 191 , 192 , 193 ]。
7.2.2. 环氧树脂 环氧树脂是一种有机大分子，可以在分子间和分子内交联形成三维 (3D) 聚合物网络，使其成为最具适应性的热固性聚合物类型 [ 194 ]。一般来说，环氧树脂的应用范围很广，从一般用途到高性能材料，例如粘合剂、保护和装饰涂料 [ 195 ]，因为它们从化学和加工的角度来看具有很高的多功能性，并且能够为特定要求的属性量身定制 [ 196 , 197]。事实上，环氧树脂可用于多种材料，例如织物、木材、玻璃和金属，用于许多家居用品以及结构、电子和建筑应用。然而，大多数应用都需要遵守特定的火焰安全法规。
事实上，环氧树脂的燃烧会导致高速率的热量和烟雾释放，这可能会产生严重的后果 [ 198 , 199 ]。因此，在不牺牲其特定应用所需的其他性能的情况下，对环氧树脂进行改性以提高阻燃性至关重要。随着对环境保护的日益重视，环氧树脂阻燃剂趋向于无毒、高效、系统化和多功能 [ 67 , 200 , 201 ]。基本上，在环氧树脂中添加阻燃剂具有许多优点，包括加工简单 [ 202 ]、成本低 [ 67 ]、原材料来源多样化 [ 203 ]]，并具有明显的阻燃效果[ 67 ]。有机磷、具有膨胀效应的含硅化合物、纳米复合材料和含金属化合物是环氧树脂常用的阻燃剂 [ 204 ]。
目前报道的基于聚合物的阻燃剂除了对环氧树脂的机械性能或玻璃化转变温度几乎可以忽略不计的负面影响外，还能够为环氧树脂提供阻燃性、低可燃性、耐热性、放热率和热稳定性。树脂[ 205、206、207、208 ]。还发现用于环氧树脂的阻燃体系产生明显更多和更强的炭，具有更好的均匀性和更小的平均气泡尺寸。
7.2.3. 聚酰胺聚酰胺是一种工程热塑性塑料，具有化学、机械、成型和电绝缘特性 [ 209 ]。许多工业应用中使用的典型聚酰胺之一是聚酰胺-6,6，主链上有许多酰胺键，使其具有良好的加工性能、低熔体粘度、优异的热和机械性能、强的耐化学性和耐电性，以及作为疲劳和耐磨性 [ 210 , 211 ]。然而，聚酰胺 6,6 具有易燃性和冒烟问题，危害人类和环境，因此限制了其在高温领域的广泛使用 [ 212 ]。
因此，提高聚酰胺6,6的阻燃性是提高其阻燃性的关键。在聚酰胺 6,6 制造中添加聚苯醚可以解决燃烧和烟雾释放问题，因为这种物质是一种无定形聚合物，由于其独特的分子结构，具有出色的热稳定性、机械强度和阻燃性 [ 213 ]。此外，已发现添加型和反应型有机磷阻燃剂均可提高聚酰胺 6,6 的阻燃性能[ 214 ]。
另一方面，众所周知，在另一种类型的聚酰胺（聚酰胺 6）中加入纳米粘土（层状硅酸盐）可以提高阻燃性能，这通常被定义为峰值热释放率的降低和热释放率的增加。炭的形成 [ 215 , 216 ]。此外，当与传统的阻燃添加剂结合使用时，可以观察到协同效应，从而有可能降低阻燃剂浓度，以达到规定的整体阻燃水平 [ 217 ]。许多先前引用的参考文献提供的证据表明，当粘土和阻燃剂的分散最大化时，会出现较佳的阻燃性能 [ 215 , 218 ]。
除此之外，基于己内酰胺的聚酰胺 6 基体材料在长纤维增强汽车复合材料中的新兴应用需要有效地降低可燃性。因此，严格的安全法规要求使用阻燃剂，以防止火焰蔓延、热量释放和有毒烟雾的形成，并保持复合材料的承载能力 [ 68 , 219 ]。通常，将阻燃剂添加到这种聚合物基体中，这会影响基体的粘度，从而产生一种能够减缓传热速率的化合物 [ 52 ]。
7.2.4. 纤维素纤维素是一种有机生物相容性和可生物降解的聚合物，可用于多种应用，例如医药、水处理和食品包装 [ 220 ]。通常，纤维素纳米晶体 (CNC) 是通过纤维素纤维（即盐酸、硫酸、硝酸和磷酸）的酸水解制备的 [ 221 ]。其独特的光学和机械性能引起了全球科学界的兴趣。然而，在某些需要高温操作的应用中，纤维素会出现热降解，这会导致热量产生 [ 222 ]。
有两种机制可以点燃纤维素形成火焰。150 °C 或更高的温度会导致纤维素热降解为液态、气态、焦油状和固态产品。然后，挥发性易燃气体点燃并提供额外的热量，以进一步将液体和焦油热解成更易燃的蒸气并形成残留物，主要是碳质炭和水-二氧化碳气体混合物。重复这个过程，直到只剩下碳质残留物 [ 223 , 224]。同时，第二种途径使用来自热解的碳质炭，并在较低温度下运行。生成的炭在缓慢且局部的过程中被氧化，称为炽热或阴燃燃烧。基本上，阴燃燃烧可能发生在烧焦区域或消耗整个基材，作为固体前沿而不是气相中的火焰移动[ 225 ]。
为了解决这个问题，硼酸、五水硼砂或十水硼砂、磷酸铵、硫酸铵、三水铝、硫酸铝和石膏可用作纤维素的化学阻燃剂[ 226、227、228 ]。在大多数情况下，这些化学品与两种或三种不同的化学品结合使用。为了更好地了解阻燃性这一主题，有必要了解上述阻燃剂所展示的各种阻燃机制，这是对绝大多数纤维素应用而言可靠的子主题。其中一种机制包括通过增加隔热性来降低对周围环境的热损失，以提高基板的能源效率 [ 229]。此外，由于其高绝缘价值、易于安装和低成本，纤维素松散填充绝缘是一种流行的绝缘材料[ 230、231 ]。