ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG CHÁY CỦA MỘT SỐ POLYMER THÔNG DỤNG SỬ DỤNG PHỤ GIA VẬT LIỆU HỮU CƠ KHUNG KIM LOẠI (MOF)

EVALUATION OF THE FLAME-RETARDANT PERFORMANCE OF COMMON POLYMERS USING METAL–ORGANIC FRAMEWORK (MOF) ADDITIVES

Các tác giả

    Phan Anh * , Đỗ Ngọc Bích , Nguyễn Hữu Hiệu *

Các tệp bổ sung

Ngày gửi bài: 15-07-2025
Ngày duyệt bài: 28-10-2025
Ngày xuất bản: 29-10-2025
Tóm tắt:

Vật liệu hữu cơ khung kim loại (MOF) đang nổi lên như những chất độn cơ kim đa năng, có khả năng cải thiện đáng kể khả năng chống cháy, giảm tỏa nhiệt và ức chế khói cho nhiều loại Polymer kỹ thuật. Bài đánh giá này tóm lược những tiến bộ gần đây trong ứng dụng MOF để bảo vệ an toàn cháy cho các loại nhựa thông dụng, bao gồm cấu trúc, các phương pháp biến tính bề mặt, chiến lược tạo vật liệu lai, và cơ chế hoạt động. Bài viết cũng so sánh hiệu quả chống cháy, đồng thời nêu bật các thách thức và định hướng phát triển MOF thế hệ mới cho vật liệu Polymer an toàn cháy.

Từ khoá:
MOF, chất chống cháy, Polymer, Polystyrene, Polyethylene, Polycarbonate

Abstract:

Metal–Organic Frameworks (MOFs) have emerged as multifunctional organometallic fillers capable of significantly enhancing flame retardancy, reducing heat release, and suppressing smoke generation in various engineering polymers. This review summarizes recent advances in the application of MOFs to enhance the fire safety of common plastics, focusing on their structural characteristics, surface modification methods, hybrid material design strategies, and flame-retardant mechanisms. The article also compares flame-retardant performance and highlights the current challenges and future directions for developing next-generation MOFs for fire-retardant polymer materials.

Keywords:
MOF, flame retardant, Polymer, Polystyrene, Polyethylene, Polycarbonate

Tài liệu tham khảo

1. Irvine, D. J., McCluskey, J. A., & Robinson, I. M. (2000). Fire hazards and some common Polymers. Polymer Degradation and Stability, 67(3), 383–396. https://doi.org/10.1016/S0141-3910(99)00127-5

2. Li, J., Zhao, H., Liu, H., Sun, J., Wu, J., & Liu, Q. (2023). Recent advances in metal‑family flame retardants: a review. RSC Advances, 13, 22639‑22662. https://doi.org/10.1039/D3RA03536K

3. Zhang, J., Li, Z., Qi, X.‑L., & Wang, D.‑Y. (2020). Recent progress on metal–organic framework and its derivatives as novel fire retardants to Polymeric materials. Nano‑Micro Letters, 12, 173. https://doi.org/10.1007/s40820-020-00497-z

4. Bi, X., Hou, Y., Pan, Y.‑T., Huo, S., Shi, C., He, J., & Yang, R. (2024). Metal–Organic Frameworks Meet Two‑Dimensional Materials in Polymer Matrices for Flame‑Retardant and Sensor Applications. Small Structures, e2400611. https://doi.org/10.1002/smsc.202400611.

5. Sun, X., Pan, Y.‑T., Wang, W., & Yang, R. (2025). Surface modification of MOF towards flame‑retardant Polymer composites. RSC Applied Interfaces, 2, 14‑24. https://doi.org/10.1039/D4LF00252K.

6. Song, K., Pan, Y., He, J., & Yang, R. (2024). Coordination bond cleavage of metal–organic frameworks and application to flame‑retardant Polymeric materials. Industrial Chemistry & Materials, 2, 556‑570. https://doi.org/10.1039/D3IM00110E.

7. Piao, J., Lu, M., Ren, J., et al. (2023). MOF‑derived LDH modified flame‑retardant polyurethane sponge for high‑performance oil–water separation. Journal of Hazardous Materials, 444, 130398. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130398.

8. Huang, J., Yang, X., Zhu, Y., & Wang, G. (2024). Preparation of a cobalt‑based metal‑organic framework and its application as a synergistic flame retardant in epoxy resins. ACS Applied Engineering Materials. https://doi.org/10.1021/acsaenm.4c00451.

9. Wang, H., Li, X., Su, F., Xie, J., Xin, Y., Zhang, W., … Yao, D. (2022). Core–Shell ZIF‑67@ZIF‑8 modified with phytic acid as an effective flame retardant for epoxy resins. ACS Omega, 7, 21664‑21674. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c01545.

10. Zhang, W., Lu, H., Hou, B., & Yang, R. (2022). Multielement flame‑retardant system constructed with metal POSS‑organic frameworks for epoxy resin. ACS Applied Materials & Interfaces, 14, 49326‑49337. https://doi.org/10.1021/acsami.2c14740

11. Shao, S., Jin, L., He, S., Feng, Y., & Guo, W. (2025). Construction of CS@APP@UiO‑66 through self‑assembly as flame retardant and smoke suppressant for epoxy resins. Frontiers of Chemical Science and Engineering, 19, 25. https://doi.org/10.1007/s11705-025-2526-5.

12. Shi, C., Wan, M., Hou, Z., et al. (2022). Co‑MOF@MXene hybrids flame retardants for enhancing the fire safety of thermoplastic polyurethanes. Polymer Degradation and Stability, 205, 110119. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2022.110119.

13. Shen, R., Quan, Y., Zhang, Z., Ma, R., & Wang, Q. (2022). Metal–organic framework as an efficient synergist for intumescent flame retardants against highly flammable polypropylene. Industrial & Engineering Chemistry Research, 61, 7292‑7302. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c00715.

14. Liu, Q., Zhao, R., Chen, D., & Zhang, S. (2025). Bio‑inspired construction of hydrophobic Mg(OH)₂/Co‑MOF/DOPO hybrids for simultaneously improving flame retardancy and mechanical properties of PLA composites. Chemical Engineering Journal, 504, 158853. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158853.

15. Hou, B., Zhang, W., Lu, H., Pan, Y.‑T., & Song, P. (2023). Metal‑organic frameworks as promising flame retardants for Polymeric materials. Microstructures, 3, 2023039. https://doi.org/10.20517/microstructures.2023.37.

16. Yang, H., Qin, Y., Liang, D., Lu, X., & Gu, X. (2023). Preparation of a novel phosphorus/nitrogen‑modified lignin@HKUST‑1 flame retardant and its application in epoxy resin. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 148, 12845‑12857. https://doi.org/10.1007/s10973-023-12578-3.