高分子材料是当今社会使用最广泛的基础材料之一，由于其质轻价廉，极大地便利了人们的生活。然而，由于本身结构的原因，大部分高分子材料都具有易燃性，存在一定的火灾隐患。因此，自高分子材料大面积被推广以来，为了提高其使用过程中的安全性，阻燃技术应运而生。在高分子材料中添加阻燃剂是改善其阻燃性能最简单易行的方法，也是全球通行的安全措施。迄今为止，已经开发出多个系列上千个品种的阻燃剂，满足了许多领域使用的需要。然而由于高分子结构的不同，其燃烧过程和分解路径也不一样，对阻燃剂的要求也千差万别。同一个阻燃剂在不同的高分子中往往显示出截然不同的阻燃效果。因此必须根据高分子本身的结构设计与其分解过程相匹配的阻燃剂体系。而且随着下游技术的发展，对阻燃材料不断提出新的要求。因此阻燃技术也必须持续创新，以适应不断提高的要求。

 

总体上看，阻燃技术始终围绕着环保和高效这两个核心要求而发展。尤其随着全球绿色战略的日益深化，人们愈发认识到“从自然中来，到自然中去”是人与自然和谐共处的最佳方式，也是实现材料可持续发展的必然途径。阻燃剂作为高分子材料安全使用的必要助剂也不例外，因此发展源于生物的阻燃剂也成了关注的焦点。膨胀型阻燃剂（IFR）是一类环保型阻燃剂，一般由酸源、碳源、气源三个基本组分构成，燃烧时“三源”有效匹配形成具有封闭结构的不燃炭质泡沫层，削弱或切断聚合物与外界的热量、气体的交换，从而使聚合物自熄。自然界有很多物质具有作为IFR的潜力，如淀粉、多糖、纤维素、环糊精、木质素等含有多羟基，可以直接或经过化学处理后作为碳源。植酸、干酪素和脱氧核糖核酸（DNA）等含磷物质可作为酸源。

 

然而天然原料往往具有许多缺点，如耐热性差，阻燃效率低等，阻碍了其作为优秀的阻燃剂使用。因此必须对其进行合理的化学改性，赋予其优良的热分解性能，克服其作为阻燃剂存在的问题。在众多的天然原料中，DNA 和核糖核酸（RNA）作为自然界构成生命的基元而独具特色。它们一般由磷酸基、五碳糖和含氮碱基组成，其中磷酸基可作为IFR的酸源，五碳糖为碳源，碱基为气源，故其是一种天然的三源一体 IFR 。欧美科学家曾尝试将 DNA 作为阻燃剂，涂到棉织物、聚酯泡沫、乙烯醋酸乙烯酯、聚氨酯等材料表面，均获得了不错的阻燃效果。然而由于其耐热性比较差，无法满足高分子材料的熔融加工。而且 DNA 价格昂贵，比当前的商品阻燃剂高3个数量级，这将大大限制它的工业应用。

 

核苷酸是 DNA 和 RNA 的基本组成单元，是一种普通的生化原料，价格相对便宜，广泛用做各种食品和饲料的添加剂。而且结构可设计性强，有望制备出新型生物基元的阻燃剂。中科院宁波材料所精细磷化工团队根据 IFR 的作用机理，将核苷酸分子嵌入到三聚氰胺甲醛树脂的结构中，形成具有阻燃功能的微球（MFA）；由于核苷酸本身的活性基团被屏蔽，耐热性得到改善，在聚丙烯（PP）中获得了良好的阻燃效果，仅添加1wt% MFA 就可以使 IFR 的用量减少30%以上，见表1。但是由于磷酸直接连着五碳糖，造成加工过程中极易催化炭化致使样品变色，因此又通过将核苷酸成盐，进一步调控了其热分解行为，使其在加工过程中稳定，而在高温下发挥阻燃作用。这一工作有助于推动生物基元阻燃剂的制备和应用技术的发展，将来在家用电器、电子设备、交通工具、电线电缆等领域具有良好的应用前景。