生物基阻燃剂是以天然可再生材料为原料的一类绿色阻燃剂，使用自然界中可再生的生物基材料作为阻燃剂。
以 纤维素、壳聚糖、木质素 等为代表的可降解生物材料，由于它们的 大分子结构的多羟基结构，在燃烧时具有很好的成炭率 ，所以可利用生物材料替代石油基阻燃剂和成炭剂。
01
# 纤维素
纤维素 是自然界中含量最丰富的生物聚合物。对纤维素进行化学改性，是一种用于提高基体阻燃性能的有效方法。
纤维素磷酸化是目前最广泛的一种改性方法，可以改善纤维素在的成炭能力，从而提高基体的阻燃性能。 纤维素的磷酸化反应可以通过与磷酸、磷酸盐、亚磷酸、多聚磷化物、五氧化二磷或五硫化磷、膦酸酐进行羟基*能官**化，或通过接枝含磷聚合物来实现。事实上，含磷化合物的存在，有利于催化纤维素热降解和形成残炭。
02
# 壳聚糖
壳聚糖 ( Chitosan) 是甲壳素脱乙酰化后的产物， 其侧链结构中含有相当数量的羟基和氨基，能够使壳聚糖聚合的高分子材料在 受热分解过程中会在聚合物中炭化（碳源），阻断火焰的蔓延，并释放出无毒不可燃气体，如 CO2、NH3、N2 （气源）等，降低燃烧区的氧浓度，起到阻燃的效果，降低对环境的危害。
壳聚糖化学结构式
近年来关于壳聚糖在阻燃方面的应用主要集中在两方面，一方面它可以作为阻燃涂层在棉织物、泡沫中发挥作用，另一方面，它可以作为添加剂加入基体发挥作用。
03
# 木质素
木质素 是含量第二丰富的高分子生物聚合物，木质素的 高芳族碳含量以及出色的结构修饰能力，特别是木质素的热分解能够在较宽的温度范围内发生 ，使得木质素成为了改善高分子材料热稳定性的理想材料。
木质素化学结构式
在聚丙烯（PP）中加入15％~20wt％的木质素可有效改善其燃烧性能。随着木质素在PP中含量的增加，复合材料的阻燃性能进一步提高，其中pHRR、THR和质量损失率呈下降趋势。 这是因为在燃烧过程中材料表面生成了大量致密且连续的残炭，它的存在起到一定绝缘层的作用，有效的阻止了氧气进入和热量、降解产物的挥发 。
在丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）共聚物/木质素复合材料中，加入增容剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-接枝马来酸酐可进一步提高其阻燃性能。 这一改善是由于在燃烧样品的表面形成了完整且几乎全部烧焦的、具有致密微观形貌的炭化层 。
木质素与金属氢氧化物、磷基化合物等其他阻燃添加剂复配，可进一步提高木质素的阻燃效果。这是因为增加了残炭的生成， 这要归功于无机热稳定化合物的形成，以及催化作用，导致放热率进一步降低 。
同时，木质素的磷酸化也正在被越来越多的研究。 磷酸化木质素同时具有热稳定的芳香结构和含磷基团，通常表现出更高的成炭能力， 这可以归因于热降解过程中生成的磷酸化合物的脱水作用。含磷化合物在燃烧过程中催化碳氢分子降解成焦炭。当磷化木质素加入到聚合物材料中时，这种焦炭会覆盖未燃烧的材料，并切断火焰的燃料供应，从而抑制火焰的进一步传播。
用含氮化合物对木质素进行*能官**化是改善其阻燃性能的另一种方法。含氮木质素可以很好地与磷化合物结合使用，并在高分子材料中起到膨胀型阻燃体系的作用 ：磷化合物是酸源，而木质素是能够成炭的碳源，而接枝到木质素上的氮化合物可以释放不可燃气体，从而使炭层膨胀。
04
#植酸
在植物种子中，磷元素主要以 植酸（PA） 的形式存储，其约占谷类和油料种子干重的6％。由于可再生性和高磷含量（28wt％），植酸作为阻燃剂的使用也引起了人们的关注。
植酸化学结构式
植酸含有丰富的磷基团，在阻燃体系中主要作为酸源。 当高分子材料燃烧时，磷系阻燃剂受热分解为磷酸液态膜，保护材料基质，然后，进一步脱水生成偏磷酸，并聚合生成聚偏磷酸，这是高聚物脱水成炭的关键，同时，高浓度的磷基团能够有效抑制挥发物质的生成，提升基材的阻燃性能。
05
# 淀粉
淀粉主要用作膨胀型阻燃体系的成炭剂 ，在燃烧过程中，淀粉与膨胀体系中的其他组分（如APP或无卤阻燃剂）相互作用，导致在燃烧试样表面形成膨胀炭层，限制了氧的扩散和传热。
06
# 蛋白质
蛋白质 ，如酪蛋白、疏水性蛋白或乳清蛋白，是具有一定空间结构的高分子物质。 蛋白质作为阻燃剂使用主要用于棉织物阻燃。 酪蛋白和乳清蛋白磷含量高，有利于纤维素脱水成炭，而不是解聚产生可燃物。
07
# 其他生物基阻燃剂
自然界中的物质种类繁多，除了上述介绍到的从生物质中提取的可用于阻燃的物质外，像 β环糊精、异山梨醇、茶皂素、酒石酸 等 多糖类物质 ， 间苯三酚、腰果酚、二酚酸 等 生物基芳香族化合物 ， 植物油、DNA等一些天然物质 ，均可做为阻燃剂来展开研究。
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