为明确三氧化二锑的阻燃机理，首先得了解塑料的燃烧条件和过程。塑料的燃烧条件有三个，即来自塑料本身的可燃性气体，外界的氧气和外热源。塑料燃烧过程的主要反应为：
(2)H.+O2→HO.+O. （歧化反应）
(3)当塑料受热分解后，在氧的参与下产生活泼的自由基HO.，它决定着燃烧的速度，羟基游离基按（2）式与CO发生反应，生成的氢游离基与O2按（3）式反应生成HO.，再回到（2）式反应，如此（2）、（3）式反应交替进行，使连锁反应迅速进行下去。
从以上得知，为了阻止塑料燃烧，其基本方法是抑制可燃性气体的发生和隔绝空气中的氧气。三氧化二锑属于添加型阻燃剂，与其它阻燃剂、消烟剂并用，产生协同效应。Sb2O3在燃烧初期，首先是熔融，熔点为655℃，在材料表面形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热反应，降低燃烧温度。在高温状态下三氧化二锑被气化，稀释了空气中氧浓度，从而起到阻燃作用，则将三氧化二锑的阻燃机理归结为隔断热传导和热辐射、壁面效应、与卤系阻燃剂组合的协同效应以及促进不燃性化合物生成等四种原因，从物理和化学两方面对其阻燃机理作了详尽介绍。锑-卤体系的协同阻燃机理是：
受热时先释出HCl，并生成SbOCl，然后SbOCl进行热分解，在吸取大量热的同时生成SbCl3。SbCl3在火焰温度下，分解出Cl.游离基，与火焰中的活性.H、.OH等结合，起到抑制火焰的作用。同时SbOCl 、SbCl3蒸汽比重大，附于物料表面，起到隔绝空气的作用。并在火焰上空凝结成液滴或者固体微粒，能量在固体表面被消耗，使燃烧速度减慢或停止。
(4)三氧化二锑+2HCl2SbOCl+H2O
HX+HO.H2O+X.
RH+X.HX+R.
反应的结果是反应弱的卤素游离基X.或烃基游离基R.取代了反应性极强的HO.，从而使燃烧的连锁反应终止。
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