纸的原料主要成分之一为植物纤维素〔通式为(C6H10O5)n]，纸品包装以纸或纸板为原材料。纸或纸板的燃点在130℃左右，氧指数仅为15%左右，属于易燃物。纸及纸制品的阻燃旨在阻断燃烧循环的三个核心要素（热、氧、可燃物），通过隔离热、氧或抑制可燃物的生成可达到阻燃目的。

纸张的阻燃机理可分为气相阻燃和凝聚相阻燃，气相阻燃机理主要是减缓燃烧中的链式氧化反应，而凝聚相阻燃机理主要是有助于纸张的炭化。

纸张阻燃方法

浆内添加或机内施胶阻燃法

纸张阻燃可以在抄纸工艺过程通过浆内添加或机内表面施加阻燃化学品的方式，实现纸机内施胶阻燃。浆内添加法是在打浆或供浆系统中，向纸浆中添加阻燃剂而获得阻燃纸的方法。此法操作简单，添加部位灵活，阻燃剂在纸张中的分布均匀，但流失较严重。

机外表面涂布法

纸张阻燃也可以在成品纸或纸制品表面通过表面涂布或浸渍的方式，将阻燃剂涂覆于纸张表面形成具有阻燃薄膜的加工纸制品。表面涂布法是将配制的阻燃剂涂料均匀涂布于纸张表面使纸张具有阻燃性。该法对纸张表面涂层的阻燃效果明显，但由于纸张内部阻燃性差，阻燃效果不理想。

纸张阻燃化学品

单元素阻燃化学品

单元素纸张阻燃化学品主要是指含有具有阻燃功能的卤素、磷系、氮系、硼系等元素的阻燃化学品。

磷系阻燃化学品主要为单质磷、磷酸盐、磷酸酯、亚膦酸盐、膦氧化合物等，近年来,对造纸用环保型无机磷系阻燃剂的研究越来越多。

氮系阻燃剂主要为三聚氰胺、磷酸铵、氯化铵、硫酸狐等。氮系阻燃剂在火焰燃烧过程中受热分解时会释放出N,、NH,等难燃气体，从而隔绝氧气，达到阻燃效果。

硼系阻燃剂主要有硼酸锌、硼酸和硼砂等，具有阻燃、碳化、抑烟和防止生成熔滴等多种功能。

锑系阻燃剂主要是三氧化二锑( Sb203)。Sb203本身并不具有阻燃性能，仅在与其他卤化阻燃剂协同作用时才发挥阻燃作用。

多元素阻燃化学品

研究表明，卤素(X)、磷(P)、硼(B)、氮(N)、硅(Si)等元素在有机材料燃烧过程中具有优异的阻燃效果，含卤阻燃剂因在燃烧过程中生成高毒性气体而限用，P、 B、N、Si等元素阻燃剂具有无卤低烟、环保高效的阻燃功能。

硼-磷-氮协同阻燃机理图

截图来源：中国知网

通过分子设计与合成或材料设计与制备,将多种阻燃元素(X、P、B、N、Si等)构建于纸张材料体系，制备具有协效阻燃作用的纸张化学品称为多元素阻燃纸张化学品。常见的组合方式有P-N协效阻燃体系、P-B协效阻燃体系、P-Si协效阻燃体系、P-B-N协效阻燃体系、P-B-N-Si协效阻燃体系等。

纸张阻燃的技术难题

阻燃剂品种

无机物阻燃剂如硼砂、硼酸、硼酸锌、氧化锑、磷酸铵等，由于价格低廉，品种较多等优点，广泛应用于纸或纸板阻燃，其缺点在于密度大、用量多、耐水性差、迁移性大，浆内施胶对纸或纸板抄造工艺造成不良影响，导致纸或纸板强度下降、松厚度变差、可塑性变差、印刷适性变劣，瓦楞纸箱耐水性下降，使用安全性不高等。

氯化石蜡、四溴双酚A等有机阻燃剂已成功应用于在实际应用。有机阻燃剂具有阻燃效率高、密度小、耐水性好等优点，不足之处在于品种少、价格较高、毒性大、含卤高烟、不耐有机质，因迁移造成包装物品和周围环境的污染，发生火灾时因含卤高烟会造成更大的环境污染。

阻燃剂形态

添加型阻燃剂是将具有阻燃功能的低分子化合物阻燃剂，直接加入到纸浆内，形成纤维悬浮混合浆料，或与施胶剂混合制备阻燃施胶剂用于表面施胶。具有品种多、使用方便的优点，其缺点在于稳定性差。

本征型阻燃剂是通过分子设计和合成，将具有阻燃功能的元素键接到纤维素分子结构中，能够提高阻燃元素的存在稳定性，达到瓦楞纸箱环保长效的阻燃效果，其不足之处在于品种少、价格较高、技术难度大。

阻燃剂施用方式

最常见施胶方式是机外表面施胶，浆内添加或机内表面施胶较少。纸或纸板机外表面施胶通常在瓦楞纸箱制造前，对纸或纸板进行表面施胶，其优点在于灵活性较大，缺点是阻燃剂的附着量不足，瓦楞纸箱的阻燃效果不佳。

浆内添加或机内表面施胶,采取在纸浆阶段添加阻燃剂，或在湿部压榨后进行机内施加阻燃剂，其优点在于阻燃剂用量大、阻燃效果好,便于瓦楞纸箱制造企业直接选用，易于质量控制,降低制造成本，其不足之处在于浆内施胶对纸或纸板抄造工艺产生影响，优质阻燃施胶机的品种缺少。

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