膨胀型阻燃剂主要由三部分组成：炭化剂(炭源)、炭化催化剂(酸源)、膨胀剂(气源)。炭化剂为膨胀多孔炭层的炭源，一般是含碳丰富的多官能团(如—OH)物质，季戊四醇(PER)及其二缩醇、三缩醇是常用的炭化剂。炭化催化剂一般是可在加热条件下释放无机酸的化合物。无机酸要求沸点高，而氧化性不太强。聚磷酸铵(APP)为常用的炭化催化剂。膨胀剂为受热放出惰性气体的化合物，一般是铵类和酰胺类物质，如尿素、密胺、双氰胺及其衍生物。
    各组分的选择准则如下：
    (1)酸源：为了具有实用性，酸源必须能够使含碳多元醇脱水。在火灾发生前，我们不希望脱水反应发生，所以常用的酸源都是盐或酯。酸源释放酸必须在较低的温度进行，尤其应低于多元醇的分解温度。如果有机部分有助于成炭，使用有机磷化物效果更好。
    (2)炭源：炭源的有效性与碳含量及活性羟基的数量有关。炭源应在其本身或基体分解前的较低温度下与催化剂反应。
    (3)气源：发泡剂必须在适当的温度分解，并释放出大量气体。发泡应在熔化后、固化前发生。适当的温度与体系有关。对于特定的膨胀阻燃聚合物体系，有时并不需要3个组分同时存在，有时聚合物本身可以充当其中的某一元素。使用以上准则可预测大多数体系的有效性。
    膨胀型阻燃剂受热时，炭化剂在炭化催化剂作用下脱水成炭，碳化物在膨胀剂分解的气体作用下形成蓬松有孔封闭结构的炭层。一旦形成，其本身不燃，且可削弱聚合物与热源间的热传导，并阻止气体扩散。一旦燃烧得不到足够的燃料和氧气，燃烧的聚合物便会自熄。
    此炭层经历以下几步形成：
    (1)在较低温度下由酸源放出能酯化多元醇和可作为脱水剂的无机酸。
    (2)在稍高于释放酸的温度下，发生酯化反应，而体系中的胺则可作为酯化的催化剂。
    (3)体系在酯化前或酯化过程中熔化。
    (4)反应产生的水蒸汽和由气源产生的不燃性气体使熔融体系膨胀发泡。
    (5)反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。
    在上面论述的基础上，看上去似乎任何含有这几种官能团的化合物都能发泡，只是发泡的程度不同，其实这是错误的。为了发泡，各步反应必须几乎同时发生，但又必须按严格的顺序进行。膨胀型阻燃剂也可能具有气相阻燃作用，因为磷-氮-碳体系遇热可能产生NO及NH3，而它们也能使自由基结合而导致燃烧链反应终止。
    膨胀型阻燃体系主要成分可分为酸源、炭源、气源三个部分。酸源一般为无机酸或加热至100-250℃时生成无机酸的化合物，如磷酸、硫酸、硼酸、各种磷酸铵盐、磷酸酯和硼酸盐等；碳源(成炭剂)是形成泡沫炭化层的基础，一般为富碳的多羟基化合物，如淀粉、季戊四醇和它的二聚物、三聚物以及含有轻基的有机树脂等；气源(发泡源)多为胺或酰胺类化合物，如三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸胺等。
    膨胀体系成炭的结构复杂，影响因素众多。聚合物主体的化学结构和物理特性、膨胀阻燃剂的组成、燃烧和裂解时的条件(如温度和氧含量)、交联的反应速率等等诸多因素都会对膨胀成炭的结构产生影响。而膨胀炭层的热保护效应不仅取决于焦炭产量、炭层高度、炭层结构、保护炭层的热稳定性，也取决于炭层的化学结构，尤其是环状结构的出现增加了热稳定性，此外还有化学键的强度以及交联键的数量。
    气源膨胀型阻燃体系阻燃机理普遍认为是凝聚相阻燃，首先聚磷酸胺受热分解，生成具有强脱水作用的磷酸和焦磷酸，使季戊四醇酯化，进而脱水炭化，反应形成的水蒸汽及三聚氰胺分解的氨气使炭层膨胀，最终形成一层多微孔的炭层，从而隔绝空气和热传导，保护聚合物主体，达到阻燃目的。

    膨胀型阻燃剂添加到聚合物材料中，必须具备以下性质：热稳定性好，能经受聚合物加工过程中200℃以上的高温；由于热降解要释放出大量挥发性物质，并形成残渣，因而该过程不应对膨胀发泡过程产生不良影响；该类阻燃剂系均匀分布在聚合物中，在材料燃烧时能形成一层完全覆盖在材料表面的膨胀炭质；阻燃剂必须与被阻燃高聚物有良好的相容性，不能与高聚物和添加剂发生不良作用，不能过多恶化材料的物理、机械性能。膨胀型阻燃剂优于一般的阻燃剂之处在于无卤、无氧化锑：低烟、少毒、无腐蚀性气体；膨胀阻燃剂生成的炭层可以吸附熔融着火的聚合物，防止其滴落传播火灾。

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