催化炭化聚合物形成保护性炭质层是一种有效地提高聚合物材料阻燃性的方法。金属催化剂应用在阻燃聚合物降解成炭中具有独特的优势，既能阻止热量传递、阻隔氧气，又能减少熔融滴落，又能抑制可燃性挥发气体释放速率和总量，达到阻燃、抗熔滴、抑烟三重功效。

抗熔滴阻燃聚合物

目前，对聚合物的抗熔滴改性主要采用降低聚合物在高温条件下的熔体流动性(利用交联网络结构)或改善聚合物的炭化能力2种原理进行。主要实施方法包括：共混法、共聚法、后整理阻燃改性法。

共混法

共混法是直接在聚合物熔体中添加能够起到抗熔滴作用的阻燃剂的方法，可以通过物理效果增加聚合物的内部交联点增稠聚合物熔体，或改善燃烧层结构以促进成炭达到抑制聚合物熔滴的目的。

共聚法

共聚法是在聚合物分子结构中引入可交联的改性交联剂，使其形成三维网状结构的方法，可以提高聚合物熔体的黏度,使聚合物分子链在受热后难以位移，达到抗熔滴的作用。

后整理阻燃改性法

后整理阻燃改性法是通过浸轧焙烘法、有机溶剂法及涂布法等对PET纤维及织物表面进行化学接枝、辐射交联及表面涂覆等功能化改性，从而使PET抗熔滴效果提高的方法。这种方法技术简单，并且成本较低，是目前织物阻燃抗熔滴改性的重要方法。

金属催化剂催化成炭

金属催化成炭体系主要包括金属氧化物、硼酸盐等，体系中的金属化合物可以加速聚合物的热降解，催化聚合物链与阻燃剂之间的脱水和交联，形成更稳定、更致密的炭层结构。

炭化是一种热解反应，被认为是一个复杂的过程，有许多反应同时发生，例如脱氢、氢转移、缩合与异构化。不同种类的金属催化聚合物降解成炭的机理也不相同。

首先，成炭会阻碍可燃裂解产物转换成可燃气体，快速成炭能减少可燃气体的生成；其次，成炭过程会生成H2O，稀释了可燃气体的浓度，减缓聚合物燃烧；再次，成炭会在基底表面形成一层隔热隔氧的物理保护层，阻碍基底进一步降解；最后，成炭属于吸热反应，会带走部分热量降低环境温度。因而，对于非成炭性聚烯烃来说，使其快速催化成炭是提高其成炭率、改善其阻燃性能的最佳方法之一。

聚合物中的阻燃金属催化剂

铁系化合物

铁在元素周期表中位于第四周期，第Ⅶ族，常见的铁系化合物有Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3。在阻燃抑烟应用方面的用到的铁系化合物有二茂铁、Fe2O3、铁基蒙脱土等。

钼系化合物

钼原子序数为42，属于VIB族金属，在阻燃抑烟应用方面的用到的钼系化合物主要有二硫化钼、三氧化钼。

有人认为，钼化合物能以Lewis酸机理催化PVC脱HCl,形成反式多烯；还有人认为，钼化合物能通过金属键合或通过碳—氯键的还原耦合，形成交联聚合物链，而降低可燃物对火灾的作用。尽管钼化合物的详细机理还不能完全肯定，但它对塑料(特别是PVC)具有强烈的抑烟作用和成炭作用。

镍系化合物

镍位于元素周期表第四周期第Ⅶ族,其化学性质较活泼，属于亲铁元素。在阻燃应用方面常用到的镍系化合物有三氧化二镍、铝酸镍等。

锌系化合物

锌在现代工业中是相当重要的一种金属元素，常见的锌系化合物有氧化锌、氢氧化锌、硫酸锌等。在阻燃应用方面的用到的主要有氧化锌、硼酸锌等。

稀土材料

稀土金属元素在元素周期表的ⅢB族，包括钪、钇、镧系等17种元素，被广泛用于当代高新技术中。目前，稀土金属元素阻燃剂的工艺已经相对成熟,因此在阻燃方面也有了比较广泛的应用，主要包括镧、钇、铈等。

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