一、凝聚相阻燃机制

1. 形成玻璃态包覆层

   • 四硼酸钾在高温下熔融，分解生成硼酸盐（如 B₂O₃）和含钾化合物（如 K₂O），这些物质会在材料表面形成一层玻璃态熔融膜。

   • 该膜能隔绝氧气与可燃物的接触，阻止可燃气体逸出，同时抑制材料进一步热解，从而切断燃烧链式反应。

2. 促进炭化与抑烟

   • 硼元素可与有机材料中的碳、氢、氧等元素反应，促进材料表面炭化，形成多孔炭层。炭层不仅能隔热、隔氧，还能吸附燃烧过程中产生的烟雾和有毒气体（如一氧化碳），降低烟气危害。

   • 钾离子（K⁺）可作为催化剂，加速炭化反应，提高炭层的致密性和稳定性。

二、气相稀释与抑制自由基

1. 释放水蒸气稀释氧气

   • 三水合四硼酸钾（K₂B₄O₇・3H₂O）受热时先失去结晶水，释放大量水蒸气。水蒸气进入燃烧区后，可降低氧气浓度和可燃气体的浓度，起到稀释助燃剂的作用。

2. 捕捉燃烧自由基

   • 硼酸盐分解产生的 B₂O₃等物质在气相中可与燃烧过程中产生的高活性自由基（如・OH、・H）反应，消耗自由基数量，抑制燃烧链式反应的传播，从而起到阻燃效果。

三、吸热降温效应

1. 分解吸热

   • 四硼酸钾从固态熔融到分解的过程中会吸收大量热量，例如三水合物失去结晶水（约 75℃）和无水物熔融（约 743℃）时均为吸热反应，可降低材料表面的温度，延缓热分解速度。

2. 降低热传导

   • 形成的玻璃态膜和炭层导热系数低，能减少外部热量向材料内部的传递，进一步抑制材料的热降解和燃烧。

四、与其他阻燃剂的协同作用

• 与磷系阻燃剂复配：磷元素可促进炭化，与硼酸钾的成膜作用协同，形成更致密的阻隔层；

• 与锑系阻燃剂复配：三氧化二锑（Sb₂O₃）可与硼酸钾分解产物反应，生成更稳定的阻燃化合物，提高气相和凝聚相的阻燃效率；

• 与金属氢氧化物复配：如氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MDH），其分解产生的水蒸气与四硼酸钾的释水效应叠加，增强吸热和稀释作用。

五、影响阻燃效果的关键因素

1. 添加量与粒径：

   • 随添加量增加，成膜和炭化效果增强，但过量会影响材料力学性能；粒径越小，分散性越好，阻燃效率越高。

   
   

2. 材料基体性质：

   • 适用于热塑性塑料（如 PE、PP）、热固性树脂（如环氧树脂）和纺织品等，对含羟基或易炭化的材料效果更显著。

   
   

3. 使用环境与温度：

   • 高温下分解速度加快，需根据材料加工温度（如挤出、注塑）调整配方，避免过早分解失效。