磷系阻燃剂研究进展(图文并茂版)

磷系阻燃剂研究进展

1.磷系阻燃剂

随着合成材料的广泛应用, 阻燃剂的消耗量日益增加, 目前已成为塑料助剂中仅次于增塑剂的第二大品种。阻燃剂种类繁多, 其中, 磷系阻燃剂是各类阻燃剂中最复杂, 也是研究较充分的一类[ 1]。磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点, 符合阻燃剂的发展方向, 具有很好的发展前景。

磷系阻燃剂－CEPPA

2.磷及磷化合物阻燃机理

加入含磷阻燃剂的聚合物燃烧时, 磷化合物受热分解, 发生如下变化:

聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物, 覆盖在聚合物表面形成一个保护层, 起到阻燃作用。另外, 由于磷酸和聚偏磷酸具有较强的脱水性, 使聚合物表面形成碳化膜而起到阻燃作用。这是磷系阻燃剂在聚合物的凝聚相中的阻燃机理。

另外, 磷系阻燃剂在阻燃过程中产生的水分,一方面可以降低凝聚相的温度, 另一方面可以稀释气相中可燃物的浓度, 从而更好地起到阻燃作用。

3.磷系阻燃剂研究进展

3.1磷系协同型阻燃剂

所谓协同型阻燃剂就是指利用阻燃剂或阻燃元素之间的相互作用而提高阻燃效果的阻燃剂, 其优点是: 阻燃性能增强, 应用范围扩大, 经济效益提高, 是实现阻燃剂低卤无卤化有效途径之一。

3.1.1磷- 卤系阻燃剂

磷- 卤型阻燃剂是一类含卤较低的阻燃剂, 其协同阻燃作用已被许多实验所证实。燃烧时能产生聚偏磷酸、三卤化磷、三卤氧磷等, 它们相作用, 覆盖于聚合物表面以隔绝空气, 从而发挥了凝聚相和蒸气相阻燃作用。

如：美国的FMC 公司现销售的PB - 460 也是一种溴代磷酸酯, 在聚碳酸酯( PC) / 聚

对苯二甲酸乙二酯( PET) 以及PC/ ABS 三元共聚物中表现出明显的磷- 溴协同作用, 阻燃

效率远远高于只含磷或只含溴的阻燃剂。

PB-460 磷酸三（溴苯基）酯

3.1.2磷- 氮系阻燃剂

由于磷- 氮之间的协同与增效作用, 使得这类阻燃剂显示出了良好的阻燃性能, 且发烟

量小, 有毒气体生成量少, 被认为是今后阻燃剂发展的方向之一。其主要包括如下三类：

a.磷酸盐( 酯) 类如聚磷酸铵( APP ) 、季戊四醇三聚氰胺磷酸酯( 也是优良的大分子

膨胀型阻燃剂) 等。

b.聚磷酰胺类如APO ( 商品名) 。

c.磷腈聚合物如PR- 1000 、PNF 等。[2]

聚磷酸铵(APP)-阻燃剂

3.2多功能阻燃剂

多功能化是阻燃剂的发展趋势之一。多功能化阻燃剂可以减少助剂的用量, 降低成本,

避免对聚合物物性产生大的影响。磷酸酯类化合物大都具有阻燃、增塑等功能。1 - 氧代- 4 - 羟甲基- 2 , 6 , 7 - 三氧杂- 1 - 磷杂双环[ 2, 2 , 2 ] 辛烷引进叠氮基团便成为对体系有能

量贡献, 又有增塑和键合等性能的多功能添加剂。

如：溴代芳基磷酸酯很早就被作为阻燃剂使用, 一般用于工程塑料及透明材料, 经研究发现:BPP ( 即溴代芳基磷酸酯之一) 不仅可以作工程塑料的阻燃剂, 而且还具有极佳的防霉、避鼠的功能, 是应用于塑料的一种多功能助剂。三芳基磷酸酯属于添加型有机无毒阻燃剂,

具有阻燃和增塑的双重功能, 可广泛应用于PVC 软制品中。[3]

3.3红磷

红磷添加量少, 阻燃效果好, 对材料物性影响小, 是一种很有发展前途的阻燃剂, 但也

存在稳定性差, 着火点低, 易吸湿氧化成酸, 受热生成剧毒气体磷化氢( PH3) , 粉尘爆炸, 在聚合物中不易分散等缺陷。为此研究人员又开发出了经处理和改性的红磷, 如在红磷中加入金属粉末( 铝、锌等)或金属氢氧化物( 氢氧化铝、氢氧化锌等) 可抑制其氧化速度; 使用硝酸银、氯化汞、活性炭、氧化铜等可以捕捉磷化氢, 从而解决了红磷阻燃热塑性塑料的毒性问题; 而把石蜡油、氯化石蜡、有机硅酮等添加到红磷里, 可以减少粉尘。

如: 采用无机物氢氧化铝包覆的方法, 再将包覆红磷用酚醛树脂微粒胶囊化处理, 得到氢氧化铝和酚醛树脂双层包覆的微胶囊化红磷阻燃剂。它作为一种高性能、低价格的阻燃剂, 可用于高岭土等填充的聚乙烯或尼龙66、PET等工程塑料当中。[4]

红磷阻燃剂

4. 展望

目前虽有多种新型的磷系阻燃剂被研制和报道，但尚未进入工业化生产和应用领域。尤其是本质含磷阻燃剂，由于制备工艺复杂、生产成本高，使其难以工业化。与卤系阻燃剂相比，一些磷系阻燃剂在效能和价格上还不能与之匹敌。因此，解决磷系阻燃剂目前存在的问题还需进一步努力。

参考文献：

1贺峥杰等. 化学工业与工程, 1997( 3) : 43~ 49 2贡长生. 现代化工. 1996( 2) : 14~ 17

3江国顺等. 塑料工业, 1997( 5) : 106~ 107

4熊政治. 塑料工业, 1995( 4) : 34~ 36