随着互联网的普及与信息传播的加速，建筑火灾事故的惨痛案例频繁进入公众视野，特别是因建筑内外保温层起火而引发的火灾事件。例如，2019年12月，辽宁省沈阳市国际新城住宅区因保温层被引燃而发生火灾，火势迅速蔓延至整栋建筑物，共25层受到影响。因此，开发兼具高效隔热和阻燃性能的耐火材料对于构建安全、节能的建筑环境具有深远意义。

随着能源化工领域的快速发展，各种新型聚合物材料不断被报道于世。多孔有机聚合物（POPs）作为多孔材料的重要分支，常见的类型主要有超交联聚合物、自具微孔聚合物、共价有机框架材料和共轭微孔聚合物。其中，共轭微孔聚合物通过独特的共轭结构和键合方式交互连接形成三维网状结构，正是这种复杂的网络结构表现出优异的热稳定性和化学稳定性，使CMPs成为隔热材料的理想候选，特别是克服了传统隔热材料在高温环境下稳定性差的缺陷。研究表明，CMPs在高温环境下能够保持结构完整性归功于其独特的分子结构和丰富的芳香基团，这种特性也是传统隔热材料不具备的。因此，CMPs的研究不仅为隔热材料提供了新思路，也为开发高温耐火材料提供更多选择。随着对CMPs结构和性能关系的不断探索，这类材料未来将在隔热阻燃领域发挥更加重要的作用，为节能减排和环境保护做出突出贡献。

基于此，重点综述了共轭微孔聚合物在隔热阻燃领域的最新研究进展，为后续研究提供参考依据。此外，在现有研究基础上，展望CMPs基隔热阻燃材料未来的研究方向，以期为该领域的创新提供研究依据。

随着社会对安全和环境保护重视程度日益提高，阻燃剂的研究与应用更加新颖，种类也日趋多样。与此同时，对阻燃剂作用机理的诠释也更加全面和深入，为阻燃材料的发展提供了坚实的理论基础。

常见的阻燃剂类型主要有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、无机型阻燃剂、膨胀型阻燃剂和纳米阻燃剂。当发生火灾时卤系阻燃剂通常会释放大量卤化氢气体，它可以稀释甚至阻隔可燃性气体并达到阻燃效果。然而，卤系阻燃剂释放的气体是强有毒气体，对人体及环境均有不可逆的影响，因此，卤系阻燃剂逐渐被其他阻燃剂所取代。

磷系和氮系阻燃剂是现今主流的2大类阻燃剂。燃烧过程中，磷系阻燃剂会释放磷氧自由基（PO·）捕获火焰区的氢原子，进而抑制火焰的深度燃烧；另外，HPO·会再次捕获氢原子，生成的水分子会降低凝聚相温度，阻断燃烧所需热量，起到阻燃的作用。磷系阻燃剂主要在凝聚相发挥阻燃作用，而氮系化合物则是在气相发挥阻燃作用。当氮系阻燃剂暴露于火源时，燃烧过程中生成的氮氧化物覆盖于材料表面以阻隔火势的蔓延，而氮气则是稀释燃烧所需的氧气及可燃气体的浓度，达到阻燃的效果。无机型阻燃剂的阻燃机理主要是中断热交换阻燃法，而膨胀型阻燃剂的阻燃机理主要是气相阻燃、凝聚相阻燃和中断热交换阻燃法3种阻燃机理发挥协同作用。

纳米阻燃剂作为一类新型的阻燃材料，兴起于20世纪90年代，这类阻燃剂在应用时用量少且阻燃性能优异，是新型阻燃材料的重要发展方向。纳米阻燃剂可广泛用于聚合物塑料、纺织品、油漆和涂料、电子和电气设备以及汽车建筑材料等领域。

对于不同类型的阻燃剂，阻燃作用机理不尽相同。目前，普遍研究的阻燃机理主要有气相阻燃、凝聚相阻燃及中断交换热阻燃法。Velencoso等提出阻燃剂（FR）与聚合物的作用方式是最为关键的。有效的阻燃性能在很大程度上取决于FR与聚合物基体之间的相互作用以及两者在热分解过程中的结构-性能关系。许多聚合物材料的阻燃性能均是依靠气相阻燃与凝聚相阻燃2种作用机制。材料只有在同时具备热量、氧气及可燃性气体的条件下才会燃烧，因此，切断燃烧所需的条件即可达到阻燃的目的。3种阻燃机理从不同维度出发进行推理。对于阻燃材料而言，燃烧过程中可能会同时存在气相阻燃、凝聚相阻燃和中断热交换阻燃，原因是材料的结构组成中可能同时含有磷和氮元素，且在燃烧过程中材料会形成稳定的炭层，阻燃效果更加优异。

目前，阻燃剂或阻燃材料的制备方法主要有微胶囊技术、层层自组装技术和化学接枝3种。阻燃剂可通过物理或化学方法引入到聚合物基材中以制备新型阻燃材料。

微胶囊技术是指将阻燃剂与材料通过某种键合方式形成“核-壳”结构。当材料发生火灾时，微胶囊结构被破坏，阻燃剂发挥作用以达到阻燃的目的。

层层自组装技术（LBL）是指通过静电作用将阻燃性的聚电解质或纳米粒子沉积在聚氨酯泡沫、薄膜、织布等基材上。Li等以壳聚糖（CS）和植酸铵（APA）为基础，通过简单的逐层自组装方法在聚酯（PET）织物表面构建了阻燃抗菌涂层。研究表明该涂层的引入显著提高了PET织物的阻燃、抗滴落、抗菌性能。经过处理的PET织物的极限氧指数为34.6%。在垂直火焰测试中，它形成膨胀的炭层，将损坏长度减少到3.4 cm，并且不产生熔滴。锥形量热仪测试结果显示，经过处理的PET织物的峰值放热率下降了62.0%。

化学接枝是指通过对聚合物表面进行改性以增强材料的阻燃性，同时也改善了添加型阻燃剂与聚合物的兼容性。Liu等采用无溶剂法合成了无卤、无醛高分子阻燃剂（ACAPOC）。机理研究表明，ACAPOC影响棉织物的热降解途径，通过热分解生成磷酸或多偏磷酸，促进纤维脱水成碳，干扰燃烧过程。

各种阻燃剂在应用中均存在局限性，这些缺陷影响材料工业化生产。一方面许多阻燃剂含有重金属等有害成分，这些重金属成分在火灾时可能释放有毒气体，对环境和人体健康造成危害。另一方面大部分阻燃剂通过掺杂的方法与其他基体如聚氨酯海绵、聚丙烯、棉织纤维等合成新的阻燃材料应用于各领域。无机阻燃剂与基体的相容性略差，影响阻燃效果。除基体不相容之外，与基体掺杂过程中阻燃剂的添加量过大也是亟需解决的难题之一。因此，开发新型纳米阻燃材料对解决阻燃技术难题具有重要的现实意义。

共轭微孔聚合物（CMPs）作为新型纳米材料，因特殊的结构而具有较高的热稳定性和物理化学稳定性，高温下微观结构和宏观结构均可保持原状，这为制备阻燃剂提供了先决条件。此外，可通过调控砌块单元、反应时间、温度等参数制备得到不同微观形貌（纳米线、纳米片、纳米管等）及宏观形貌（粉末、气凝胶）的CMPs。形貌可调性为实现优异隔热性能提供了可能性。基于此，共轭微孔聚合物凭借独特的结构和性能成为隔热阻燃领域中的一类极具潜力的新型化工材料。

开发兼具高效隔热和阻燃性能的纳米材料不仅是实现建筑节能的有效手段，而且在电子电器、航空航天、新能源汽车等领域有着重要的现实意义。

一步法合成CMPs基隔热阻燃材料是指在制备CMPs过程中，直接将阻燃元素引入其中。论文重点总结了以Sonogashira-hagihara交叉偶联反应方法制备得到的CMPs。采用这种合成方法的原因是①CMPs的制备过程简单，即“一锅法”；②单体的选择性广，可选择含阻燃元素较多的单体，以达到更好的阻燃效果。

2018年，Wei等首次选择1,3,5-三乙炔基苯、1,4-二乙炔基苯为炔基单体，1,4-二溴四氟苯为溴基单体制备了FCMP-s。FCMPs的热导率值分别为0.035、0.021 W/(m·K)，表明FCMPs具有优异的隔热性能。采用微型量热法（MCC）表征FCMPs的阻燃性能。数据显示FCMPs的pHRR值分别为11.2、10.4 W/g，表明FCMPs具有优异的阻燃性能，且FCMPs的超疏水性能使得其在建筑涂层方面具有潜在的应用价值。Wei首次研发的FCMPs具有优异的隔热和阻燃性能。然而，材料中含有大量氟元素，燃烧时会产生大量HF，人体、动物等吸入会致使癌症、免疫及生殖毒性等不治之症。随着环境友好型理念的发展，卤系阻燃剂因各种不利因素逐渐被其他阻燃剂所取代。

“一步法”合成CMPs的方法简便易操作，选择含氮或不同卤族元素即可制备得到兼具优异隔热和阻燃性能的CMPs。CMPs在隔热阻燃领域的报道是较为罕见的，该方法的提出填补了CMPs在阻燃领域的空白，为后续研究提供了新思路。

一步法在材料制备阶段受到反应路径的限制，仅通过改变单体制备隔热阻燃材料，使得材料类型单一。因此通过后修饰CMPs的方法合成了兼具隔热和阻燃性能的新型CMPs材料。

2.2.1 物理修饰的CMPs基隔热阻燃材料

物理修饰是指对制备的CMPs通过物理浸渍或吸附得到具有良好阻燃性能的CMPs。2021年，Wu采用1,3,5-三乙炔苯、1,4-二溴苯和2,4,6-三溴苯胺作为单体，以SiO₂纳米颗粒为硬模板合成了具有空腔结构的CMPs-HS。Wu首次提出物理修饰CMPs并研究发现孔道结构对隔热具有重要作用，通过刻蚀SiO₂引入较大的球体空腔结构可提高材料的隔热性能。然而物理修饰通常是通过浸渍或毛细作用吸附阻燃剂，可能会存在阻燃剂脱落等问题，导致CMPs基阻燃剂性能不佳。因此，为满足更高的安全标准和性能要求，化学修饰CMPs基阻燃剂应运而生，成为阻燃材料领域的创新。

2.2.2 化学修饰的CMPs基隔热阻燃材料

物理修饰法得到的环氧树脂（EP）复合物与纯EP相比，阻燃性能有待提高。因此，提高EP与阻燃剂之间的兼容性是研究CMPs纳米阻燃剂的重要研究。在前期基础上，研究人员提出采用化学接枝法增强CMPs的阻燃性。

2023年，Zhu等以SiO₂作为硬模板，1,3,5-三乙炔基苯、1,4-二乙炔基苯作为炔基单体，自聚合成2种具有中空形貌的HCMPs-NHS。选择叠氮磷酸二苯酯（DPPA）与之进行“Click”反应得到化学修饰的阻燃剂HCMPs-NHS-FR。实验表明HCMPs-NHS-FR的导热系数分别为0.049、0.05 W/(m·K)，pHRR值分别为94.834、70.799 W/g，表明材料具有良好的隔热和阻燃性能，为CMPs基阻燃剂的发展奠定了基础。

2024年，Chen等通过封装羟基磷灰石（HAP）纳米线制备CMP气凝胶（HAP-NCMP）及纯NCMP。研究表明，随着HAP-NCMP复合材料中羟基磷灰石添加量的增加，HAP3-NCMP的pHRR降低了37.4%，表明HAP-NCMP在节能和阻燃应用中具有广阔发展。

经化学修饰的CMPs基阻燃剂为隔热阻燃领域提供了新的研究方向。首先化学修饰有效提升了CMPs的阻燃性能。其次，化学修饰CMPs基阻燃剂具有良好的相容性和分散性，易与其他材料复合，从而拓宽了其在隔热阻燃领域的应用范围。再次，CMPs基阻燃剂绿色环保、无副作用，有利于改善环境污染问题。因此，化学修饰的CMPs基阻燃剂具有广泛的应用前景。

“一步法”和后修饰法合成CMPs基阻燃剂的方法各有特点。“一步法”合成过程简单，通过选择清洁、低污染的单体可制备绿色阻燃剂。后修饰法制备过程具有多样化，阻燃剂适用范围广，且与基体有较好的相容性。在CMPs基阻燃材料研究中，化学方法制备的CMPs具有结构稳定性，更适合在建筑、电子、棉纺等领域实现阻燃，保障人身安全和财产安全。

同时具备优异隔热阻燃性能的材料是生产生活、化工、电子等行业都需要解决的技术难题。通常采用导热系数K[单位W/(m·K)]定量描述材料的隔热性能。导热系数越小，材料的隔热性能更优。此外可通过定性实验表征材料的隔热性能，如红外热成像等。评价阻燃性能优劣的实验通常有锥形量热（CC）、微型量热（MCC）、垂直燃烧测试、水平燃烧测试等。为更清楚直观地反映材料的燃烧状况，可采用pHRR值表示。

通常将导热系数小于0.12 W/(m·K)的材料称为隔热材料，采用一步法和后修饰法合成的CMPs阻燃材料的导热均比0.12 W/(m·K)低1个数量级，表明材料均具有优异的隔热性能。对比不同材料的pHRR值，表明材料的阻燃性能各异。“一步法”合成的阻燃剂pHRR值稳定在最低，这归因于单体的选择，如FCMPs的合成除炔基单体外，另一单体中氟元素数量决定了CMPs的阻燃性能，即氟原子越多，三维网状结构中含氟原子越多，阻燃性能越好。物理修饰过程主要依靠材料之间的静电力或毛细作用吸附液体阻燃剂，对CMPs而言，微孔通道达到微米甚至纳米级别，吸附量过小，因此阻燃效果不佳。化学修饰的阻燃剂也受限于自聚反应程度，末端炔基含量越多，化学接枝量点位越多，阻燃元素引入越多，阻燃效果越好。此外，末端炔基发生叠氮反应过程中副反应较多，占据合成点位，导致阻燃效果不佳。综上，化学修饰的CMPs基阻燃剂研究方向更为广泛，且与基体相容性不受限，为合成更多新型复合阻燃材料提供了有利条件，也为CMPs基阻燃剂的研发奠定了坚实的基础。

共轭微孔聚合物自身具有丰富的微孔结构且热稳定性良好，在隔热阻燃领域有天然优势。此外，CMPs展现出灵活的形貌可调性，通过调整单体结构、合成条件等因素，可以成功制备出形态各异的CMPs，如CMPs纳米管、CMPs纳米线等。特别是CMPs能够形成具有空腔结构的材料，这种空腔结构不仅显著提升了材料的隔热性能，而且为阻燃剂的负载提供了有效的空间，从而增强了材料的综合性能。通过对文献总结，提出CMPs基隔热阻燃材料的研发可以从以下几个方面进行实验探究。

（1）CMPs的结构与组成受单体、溶剂、温度等的影响。基于此，可将具有阻燃功能的砌块单元通过“一步法”引入其中，如尝试“Click”法与Sonogashira-hagihara交叉偶联反应同时进行以制备具有本征隔热和阻燃性能的CMPs基阻燃剂。

（2）空腔结构不仅可以实现隔热，而且为阻燃剂的负载提供了更多空间。未来可通过设计正交实验等用于研究空腔尺寸大小与隔热和阻燃性能之间的构-效关系。

（3）CMPs基材料的宏观与微观形态使得隔热与阻燃性能存在差异性。因此，深入探究二者之间的关系及其对隔热阻燃性能的影响机制，是优化材料设计的关键。