聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究
高效阻燃剂聚磷酸铵的合成及改性研究
高效阻燃剂聚磷酸铵的合成及改性研究高效阻燃剂聚磷酸铵的合成及改性研究1.引言阻燃剂是一种能够降低材料燃烧性能并抑制火灾发展的化学物质，在各个领域广泛应用。
聚磷酸铵是一种高效阻燃剂，其具有良好的机械性能、优异的热稳定性和较低的毒性，因此受到了广泛关注。
本文将介绍聚磷酸铵的合成方法，并探讨其改性研究的最新进展。
2. 聚磷酸铵的合成方法聚磷酸铵的合成方法多种多样，我们将介绍几种常用的方法。
2.1 溶剂法合成溶剂法合成是一种常用的聚磷酸铵合成方法。
首先，将磷酸铵溶解在溶剂中，并加热搅拌，使其生成胶体状物质。
然后，通过蒸发溶剂或加入沉淀剂，可以得到聚磷酸铵。
2.2 熔融法合成熔融法合成是一种直接在高温下将磷酸铵转化为聚磷酸铵的方法。
在高温下，磷酸铵分解成氨和磷酸酐，然后再反应生成聚磷酸铵。
通过控制反应温度和时间，可以得到不同粒径和形貌的聚磷酸铵。
3. 聚磷酸铵的改性研究进展为了进一步提高聚磷酸铵的阻燃性能和应用范围，近年来开展了许多改性研究，主要包括增强性能、增加耐热性、改善烟雾抑制效果等方面。
3.1 纳米填料改性有研究表明，添加纳米填料可以显著提高聚磷酸铵的阻燃性能。
常用的纳米填料有纳米氢氧化铝、纳米二氧化硅等。
添加纳米填料作为协同阻燃剂，可以增加聚磷酸铵的阻燃效果，并提高其热稳定性。
3.2 化学改性通过化学改性，可以改变聚磷酸铵的结构和性质。
例如，通过引入其他元素或官能团，可以改变聚磷酸铵的热解性能、热稳定性和热分解产物等。
3.3 复合改性将聚磷酸铵与其他阻燃剂进行复合改性，可以进一步提高聚磷酸铵的阻燃性能。
常用的复合改性方法包括物理复合和化学复合。
物理复合是将两种或多种阻燃剂混合，通过相互作用提高阻燃效果；化学复合是将两种或多种阻燃剂进行反应，形成新的复合阻燃剂。
4. 结论高效阻燃剂聚磷酸铵具有良好的阻燃性能和工艺性能，已经成为一种重要的阻燃剂。
为了进一步提高其阻燃性能和应用范围，目前的研究主要集中在改进合成方法和进行改性研究。
聚磷酸铵阻燃剂的合成及阻燃机理
聚磷酸铵阻燃剂的合成及阻燃机理2004年第二期阻燃材料与技术5聚磷酸铵阻燃剂的合成及阻燃机理张泽江梅秀娟(公安部四川消防科学研究所,四川都江堰611830)摘要:本文叙述了聚磷酸铵阻燃剂的合成方法及阻燃机理;并提出了一些改性处理办法.关键词:聚磷酸铵,阻燃剂,合成,阻燃机理1聚磷酸铵的分子结构聚磷酸铵(简称APP)是一种很重要的无卤阻燃剂,它是近二十年来迅速发展起来的,至今它已广泛应用于阻燃毛毯,阻燃地毯,阻燃门窗,阻燃塑料,阻燃橡胶,阻燃纸张,阻燃木材,阻燃涂料,阻燃封堵材料等中.它的分子结构为:0ooIII一0一P一0～P一0一P一0一I}ION}k0N}k0N通式为:H(一】+2(NH4)P03n+l上式中,m/n=0.7一1.1.m≤n+2;n≥10.当20≥rl≥10时,为短链APP;当n≥201t~,为长链APP.APP有五种不同的晶形.2合成方法及反应机理2.1磷酸与尿素缩合法目前,国内普遍采用该种方法合成APP.其反应式:H~~O4+(NH2)2C0～APP反应机理为:H0__P--OH+H与【HO---1=)P--OH+H~--C--NH:01-+[HEN--C--NH:]+HO一.三;IHOHOHP+[H3N—f'～01一+H0一f一0H一[0f—OHO—r～uONmH.一}一.r+.=c一.一}一.H一H.一.一}～.H上述反应重复进行即可得APP.有的在反应中可)/IIXNH以提高反应物产率,也有的加入少量APP引发剂.2.2磷酸二氢铵与尿素缩合法反应式:NH4H2PO4+(NH2)2Co_+APP反应机理:NH40--P--OH+H2N--C--NH2=【H(卜一P-0]一+【H:N--C--NH:]' OHbNP--NH,]*+HO阜.H—ro:f—+On0一P—ON也6NHH.一}一O]-+[O=C--O--}一.N一H一}一.一}一.NH上述反应重复进行即可得APP.有的在反应中可加入P205以提高反应物产率. 2.3正磷酸铵与氨气高温中和一缩合法6阻燃材料与技术2004年第二期反应式:(Nrk),04+NH厂,API反应机理:zN一乒.N与H.一.一.N上述反应重复进行即可得APP.2.4P2o广NH厂H2(]I高温气相反应法反应式:P2OC-N.H3+H20--~App反应机理:NH3+H一0一H一NH4OHro—f)H4oHHo～f)一.一f)一oH0OONH4ON上述反应重复进行即可得APP.2.5正磷酸与氨气(氨水)高温中和法反应式:H,P0.+NH3+H20-+APP反应机理:;PH0～P～0H+NH3+H一0一H^H,O.p-01t l{0H()H重复上述2.2的反应,即可得APP.有的加入一定量尿素增加反应产率;也有的直接用聚磷酸与氨气反应,2.6磷酸铵与尿素缩合法反应式:(NIL)4+(NH2)C0一APP反应机理:}(卜一r—ON|I.+ttzN--C--N!;N}∞一—Oj'+INI{广c一I{J+NHj OⅫ{|ONIL[HcN--P--NH~+NILO--P--ON1L]一+—重复上述反应即可得APP.2.7三氯氧磷与氨气(氨水)取代缩合反应法反应式:NH40H+NH3+POLCbAPP反应机理:cl一}一cl+NHN一0NH4ClONH4重复上述2-3的反应,即可得APP.2.8三聚氰胺酸盐热解缩合法反应机理:m..H州r^,N\堋一…{)一一ONtLli.～3一+.:c一.一}一.N+一H.一.一.H重复上述反应即可得APP.2.9焦磷酸铵与五氧化二磷缩合法反应机理:APP聚合度越高,其分子链越长,分子量就越大,水溶性也越少.日本,美国一些公司已开发出水不溶性APP.如HoechstCelanese 公司开发的一种APP化合物(聚合度达2000),改善了APP的热稳定性,降低了溶解度且具有特别高的白度指数.制备高聚合度APP的办法很多,但总的说来,反应条件控制P●0EPOP●0O0.一0kHhOcL.一Oop..一一H^2004年第二期阻燃材料与技术7对产品质量是很重要的.生产工艺设备落后的条件下生产,一般得到的APP聚合度只能达到几十,最多几百.以下提出了一些改性处理APP的办法,以使APP能有效发挥其阻燃作用.3阻燃改性APP3.1微胶囊化通过APP微胶囊化,可减少APP的水解,潮解性能.可用来处理APP的成膜材料有密胺——甲醛树脂,聚氨酯树脂,环氧树脂等.针对不同使用场合,需选用不同包覆材料使之微胶囊化.微胶囊化的APP在25℃和60℃时水中的溶解度分别为0.2%和0.8%;而未微胶囊化的APP在25℃和60℃时的溶解度则为8.2%和62%.用微胶囊化的18份APP阻燃聚丙烯,其极限氧指数可达30.4.而且针对不同的体系需采用不同的微胶囊包覆材料.微胶囊包覆材料对不同的应用体系又不尽相同,加在一些应用场合(如涂料中)包覆的有机材料往往容易溶解而失去微胶囊化的性能. 3.2表面活性剂改性处理提高APP阻燃整体效应的另一途径就是用偶联剂,如用含碳化合物进行表面处理,使其成为具有流散性的细粉,增强与塑料的相容性和加工流动性,并提高其阻燃性.也可对APP表面采用阴离子表面活性剂进行改性, 如用含12—32个碳原子的脂肪酸及其双价金属盐,三价金属盐或其混合物改性处理APP,可使APP的渗水性减少.还可用含4—50个碳原子的烯烃,苯乙烯(至少含一个具有l—l2个碳原子的烷基团)或其混合物等对APP进行表面改性,可增强其加工性能,耐渗水性能.也可用季铵盐阳离子表面活性剂对APP进行表面改性处理.但APP表面改性处理,需针对不同使用场合采用适宜改性剂表面处理.当应用于涂料,阻燃液,阻燃树脂等场合时,往往不能采用表面改性处理后的APP.3.3改性APP在一定温度下用一定量三聚氰胺与APP作用,可得到一种起始失重温度达250~C以上且有较强抗吸湿性的反应混合物.这种混合物水解性低,在高温下可形成交联结构或发生加成反应而得到热稳定性好,具水解稳定性的产物,可提高APP在材料中的添加性能.3.4APP超细化APP在阻燃处理塑料之前,一般需经过碾磨处理至足够细度再添加.超细化APP添加到阻燃制品中,可充分发挥阻燃效应,同时较少影响材料物理性能.可在不影响材料物理性能前提下增加阻燃剂添加量.4APP阻燃反应机理4.1催化碳化APP在高温下发生分解反应,生成的磷酸是较强的脱水剂,可促使有机物的脱水炭化(如促使季戊四醇发生分子内脱水生成醚键,反应生成的磷酸酯和醚结构进一步加热, 降解,交联生成不饱和的富炭结构),加速成碳反应的进行.有效隔绝温度,火焰的进一步传播.4.2热分解APP在高温下首先分解生成磷酸,在300~C时开始脱水生成有坚固硬壳的固相层聚磷酸或聚偏磷酸;同时放出氨气,水蒸汽等不燃性气体稀释空气,阻止燃烧.H七OH+H20T十P.一.一P_}HOH+H20fHHH..H.一一0P0HHH,H8阻燃材料与技术2004年第二期4.3自由基阻燃反应在高温下,可发生如下自由基终止反应:H3P04_'HPO2+PO?+50H?PO?+H?—}HPO?HPO?+H?—}H2+PO?PO?+OH?_+?HPO?+0?上述反应捕获了0?自由基,终止燃烧.4.4P—N协同阻燃APP在膨胀阻燃体系中,作为酸源和发泡剂使用.在受热时,APP分解成磷酸,偏磷酸.生成的酸同含碳多元酸反应直至碳化;含氮组分促使上述反应的发生,并产生大量高温气体,气体挥发促使碳层形成多微孔的结构.参考文献1印其山,杨汉定,黄碧萍等.化学世界,1985(3):85-862米仁禧,阻燃材料与技术,1992(4):53张文昭,陈晓之.塑料加工,1994,(1):174ParkerJohnA,FeldmanRubin,. pat.47687651,,,,l,l,,,,,,,,,,,,,,,l,,,,,,,l,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(上接第4页)参考文献1欧育湘.阻燃剂——制造,性能及应用.北京:兵器工业出版社,19972Saytex8010FlameRetardant,2001AlbemarleCorpom- tion3SaadatHussin,BatonRouge,La.Processfordeeabro- modiphenylalkanepredominantproduct[:5302768.1994-4—124GeorgeH.Ransford,PhillipR.DeVrou.Processfora deeabromodiphenylethanepredominantproducthavingen. haneedwhiteness【:5324874,1994-6—285HymanStollar,KhaimKhariton.Processfortheprepara. tionofdeeabromodiphenyletherwithimprovedthermalstability【:4871882,1989—8-36王文广.塑料配方设计.北京:化学工业出版社,1998 synthesisofanewflameretardantdecabromodiphenylethane SunLinggangZhouZhengmaoLiXiangLuJinglin (NationalLaboratoryofDameRetardantMaterials.BeijingInstituteotTechnology,Beijing 100081)Abstracrt:Amethodofsynthesisforwhitedecabromodiphenylethanecompoundwas diSCussedbyusingofdiphenylethaneandbromine.eoptimumreactiveconditionswere given.UnderthepresenceofacatalystH一1.theoptimizedconditionsmolarrationof diphenylethanetobromine1:25,catalystH一1todiphenylethane1:20,diphenylethanefeedingtemperature10~Candreactiontithe8.0h,yieldofdecabromodjphenylethanewasupto97.1 %.TheconstructionalldpropertyofproductwasmeasuredbyIR,elementanalysisandTGA.The mechanicalandretardantpropertiesofflameretardamABSWasalsostudied. Keyword:flameretardant;decal】rom0【Iiphtlnylethane;diphenylethane。
高效阻燃剂聚磷酸铵的合成工艺研究
原料配比、 升温速率、 预聚合温度、 固化温度和固化时间等对产品质量的影响， 采用核磁共振法（ NMR） 测定了聚磷 并用 X 射线衍射（ XRD ） 和红外（ IR） 相结合的方法对产品的晶体结构进行了表征， 同时测定了 酸铵的平均聚合度， 聚磷酸铵的溶解度和总磷含量 。结果表明， 最佳制备工艺条件为： n（ 磷酸） ∶ n（ 尿素） = 1∶ 1． 9 ， 预聚合阶段升温速 率为 2 ～ 3 ℃ / min， 预聚合温度为 130 ℃ ， 固化温度为 230 ℃ ， 固化时间为 90 min。此条件下合成的聚磷酸铵平均聚 XRD 表征结果表明， 合度为 114 ， 水中溶解度为 0． 492 g， 总磷质量分数为 31． 75% ， 所得产品为Ⅰ型聚磷酸铵。 关键词： 阻燃剂； 聚磷酸铵； 磷酸； 尿素 中图分类号： TQ113． 79 文献标识码： A 文章编号： 1006 － 4990 （ 2012 ） 01 － 0026 － 04
Study on synthetic technology of high efficiency flame retardant ammonium polyphosphate Li Yuntao， Wang Huixia， Wang Zhichao， He Jing
（ Key Laboratory of Auxiliary Chemistry ＆ Technology for Chemical Industry， Ministry of Education， School of Chemistry and Chemical Engineering， Shaanxi University of Science ＆ Technology， Xi'an 710021 ， China） Abstract： Ammonium polyphosphate（ APP） with high polymerization degree was prepared using phosphoric acid and urea as raw materials． Preparation process was optimized by single factor experiments and the effects of mix ratio of raw materials， heating rate， pre－polymerization temperature， curing temperature， and curing time on quality of APP were investigated． Average polymerization degree of the products was measured by means of nuclear magnetic resonance （ NMR ） and crystal structure of the products was characterized by means of X － ray diffraction （ XRD） and infrared （ IR ） ． Solubility and total phosphorus content of APP were also measured． Results showed that the optimal conditions were as follows： n（ H3 PO4 ） ∶ = 1∶ 1． 9 ， heating rate of pre－polymerization stage was at 2 ～ 3 ℃ / min， pre－polymerization temperature was n［ CO（ NH2 ） 2］ 130 ℃ ， curing temperature was 230 ℃ ， and curing time was 90 min． Under the optimal conditions， average polymerization degree of prepared APP was 114 ， solubility of APP was 0． 492 g， and total phosphorus content of APP was 31． 75% （ mass fraction） ． XRD result identified the prepared product was APP － I． Key words： flame retardants； ammonium polyphosphate； phosphoric acid； urea
聚磷酸铵阻燃剂配方
聚磷酸铵阻燃剂配方一、什么是聚磷酸铵阻燃剂？聚磷酸铵阻燃剂是一种常用的无机阻燃剂，其化学式为（NH4PO3）n。
它具有良好的阻燃性能，可以在高温下生成无烟、无毒、无味的气体，形成保护层，从而起到防火的作用。
二、聚磷酸铵阻燃剂的配方1. 聚磷酸铵：主要成分，占配方总量的70%~90%。
2. 碳酸钙：可增加材料硬度和密度，提高材料的机械强度和耐久性。
占配方总量的5%~20%。
3. 氧化镁：可增加材料密度和硬度，提高材料的机械强度。
占配方总量的2%~10%。
4. 三氧化二锑：可增加材料密度和硬度，提高材料的机械强度。
同时也是一种良好的阻燃剂。
占配方总量的2%~10%。
5. 润滑剂：可减少摩擦力和粘附力，提高材料的加工性能。
占配方总量的1%~5%。
6. 抗氧化剂：可延长材料使用寿命，防止老化和劣化。
占配方总量的1%~5%。
7. 其他添加剂：根据具体需要添加，如增塑剂、稳定剂、颜料等。
三、聚磷酸铵阻燃剂的应用聚磷酸铵阻燃剂广泛应用于各种塑料、橡胶、纤维等材料中，如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。
它可以提高材料的阻燃性能，降低火灾事故发生率，保障人们的生命财产安全。
四、聚磷酸铵阻燃剂的优缺点优点：1. 阻燃性能好：可以在高温下生成无毒无味无色的气体，形成保护层，从而起到良好的防火作用。
2. 环保安全：不含有机溶剂和卤素元素，不会对环境造成污染和危害。
3. 价格低廉：相对于有机阻燃剂，聚磷酸铵阻燃剂的价格更加低廉。
缺点：1. 阻燃效果受材料配方和生产工艺影响较大。
2. 对材料的物理性能有一定影响，如硬度、强度等。
3. 不能单独使用，需要与其他添加剂配合使用，增加生产成本。
五、结语聚磷酸铵阻燃剂是一种常用的无机阻燃剂，具有良好的阻燃性能和环保安全等优点。
在各种塑料、橡胶、纤维等材料中广泛应用。
但它的阻燃效果受到材料配方和生产工艺的影响较大，在实际应用中需要注意调整配方和改进工艺。
环保型阻燃剂聚磷酸铵合成工艺研究
果见 表 ４ 。固化时 间太短 。 聚磷 酸铵 不 能充分 发泡 固 化： 固化 时 间过 长 ， 会使 聚磷 酸铵有 轻微 分解 。固化 时间过 长和过 短均 会导致 聚磷 酸铵 的五氧化 二磷 含
质 的量 比对产 品 的影 响 ， 结果 见表 １ 尿 素在 合成 聚 。 磷 酸 铵时 既是 缩合 剂 ． 同时还 是氨 化剂 和助溶 剂 ． 尿
关键词 ： 聚磷 酸铵 ； 燃 剂 ； 合 度 阻 聚 中 图 分 类 号 ：Ｑ １ ． Ｔ １３ ９ ７ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６ ４ ９ （０２ ０ — ０ １ ０ １０ — ９ ０ ２ １ ）４ ０ １－ ２
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｙ ｔ ｓｓｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆ ｎ ｉ ｏ ｍｅ ｔｆ ｉ ｎ ｌ ｍ ｍ ｏ ｉ ｍ ｏ ｙ ｈ ｓ ｈ ｔ ｒ ｅ ａ ｄ ｎ ｔ ｄ ｎ ｓ ｎ ｈｅ ｉ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｖ ｒ ｎ ｎ －ｒｅ ｄ ｙ ａ ｅ ｅ ｎ ｕ ｐ ｌ ｐ ｏ ｐ ａ ｅｆ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ
艺方 案
使 用 已开 始转 向无 卤体 系 。 阻燃 、 高 高安 全 、 毒 、 低 低 烟 、无 腐 蚀性 气体 产 生 的无 卤型阻燃 材 料成 为 近年 来 阻燃 材 料研 发 的趋 势 ．非 卤代阻燃 剂 的需 求将 是
聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究
聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究胡云楚;吴志平;孙汉洲;周莹;刘元【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2006(037)003【摘要】复合型高效阻燃剂是当前阻燃技术研究的重要方向之一.根据木材阻燃的炭量增加理论,利用水溶性试验、灼烧成炭试验和热分析方法研究了聚磷酸铵的合成条件、聚磷酸铵-硼酸复合阻燃剂的复合阻燃效应.聚磷酸铵的最佳合成条件是:磷酸:尿素摩尔比为1:1.8,预聚合温度为(124±2)℃,预聚合反应时间为25min左右,聚合固化温度230～240℃左右,聚合固化时间为140min左右.在最佳条件下合成的聚磷酸铵的聚合度为23.3,溶解度为0.67g/100mL水,阻燃处理杨木粉在400℃灼烧30min的成炭率为38.9%,是同一条件下未处理杨木粉灼烧成炭率的2.15倍.聚磷酸铵和硼酸以4:1复配所制得的聚磷酸铵-硼酸复合阻燃剂,对木粉的成炭率为40.5%,相对复合阻燃效应为43.2%.200～300℃是木粉热解燃烧的主要阶段,也是阻燃剂发挥阻燃作用的主要阶段.聚磷酸铵-硼酸复合阻燃剂在高温下不仅能催化木材产生更多的木炭,而且能使木炭结构紧密、不易燃烧.【总页数】4页(P424-427)【作者】胡云楚;吴志平;孙汉洲;周莹;刘元【作者单位】中南林业科技大学,理学院,湖南,株洲,412006;中南林业科技大学,工业学院,湖南,长沙,41004;中南林业科技大学,工业学院,湖南,长沙,41004;中南林业科技大学,理学院,湖南,株洲,412006;中南林业科技大学,理学院,湖南,株洲,412006;中南林业科技大学,工业学院,湖南,长沙,41004【正文语种】中文【中图分类】TB34【相关文献】1.聚磷酸铵的合成工艺与阻燃性能 [J], 吴志平;舒万艮;熊联明;黄克瀛2.聚磷酸酯阻燃剂复配聚磷酸铵对环氧树脂阻燃性能的影响 [J], 李霈;付海;赵欧;来方;陈仕梅;梅贵友;赵伟;班大明3.聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究 [J], 刘丽霞;陶文亮;李龙江4.超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂的制备及其协同聚磷酸铵对聚丙烯的阻燃性能研究[J], 胡晋; 陈小随; 彭凡畅; 张爱清5.蜜胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵/三聚氰胺/硼酸锌复合阻燃剂对环氧树脂胶黏剂阻燃性能的影响 [J], 王晓慧;程瑞香;李胜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
关于纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用分析
关于纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用分析聚合物一般是指高分子化合物，又称之为大分子。
现阶段，聚合物在工业、农业领域有较为广泛的应用。
但是聚合物材料有较为独特的特点，其燃点相对较低，也是聚合材料目前存在的缺点。
为此，为了提高聚合物使用的安全性，通常会加入阻燃剂。
本文讲述纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的作用，以及讨论了纳米相关材料的研究成果。
關键词：纳米材料;聚磷酸铵;聚合物材料引言：聚磷酸铵是一种化学产物，含磷含氮且高效低毒的阻燃剂，通过科学的研究，现阶段加入到聚合物材料中，有较好的阻燃效果。
由于聚磷酸铵里还有吸水因子，使得其特别容易吸收水分，与聚合物的相融效果较差，随着时间的推移，会使其迁移到聚合物表面，进而不能起到阻燃效果。
目前，对聚磷酸铵在改性处理的使用成为现阶段的主要研究方向。
一、纳米材料的由来在1980年左右，德国专家格莱特首次提出相关纳米材料的概念，同时通过相应的研究，得到人工制作的纳米晶体。
这一举动不光引起同行的关注，还受到世界各国重视。
纳米材料是指在三维的空间里，至少有一维处于一纳米到一百纳米之间并构成的单元材料。
根据纳米的度数可以划分为零维纳米、一维纳米、二维纳米。
纳米材料通常具有较高的表面积，可以将聚磷酸铵体系放入其中，进行催化作用，以此来加强聚磷酸铵的热稳定性和耐水性，这样能保证聚磷酸铵在聚合物中减少流失、迁移等现象，进而提高聚合物的阻燃性[1]。
二、零维纳米材料零维纳米材料是指在空间三维尺度中纳米制度上，主要里面特有的原子和纳米微粒等。
能够改性聚磷酸铵的主要材料是二氧化硅（SiO2），又称为“白炭黑”。
其表面积可达200m2/g，其孔容较高，而且孔道结构相对较好，而且二氧化硅有良好的热稳定性，在承担吸附和负载功能上效果较好。
现阶段，可以通过聚合二氧化硅包覆在聚磷酸铵的表面，其形状类似于胶囊，将其用于化合物进行包覆，可以提高聚氨酯材料的阻燃效果。
其氧气指数可以达到百分之三十二，而且燃烧等级高达UI.94 V-0级。
《功能化聚磷酸铵的制备及其阻燃聚合物复合材料结构与性能的研究》
《功能化聚磷酸铵的制备及其阻燃聚合物复合材料结构与性能的研究》一、引言随着现代工业的快速发展，聚合物材料在众多领域中得到了广泛应用。
然而，这些聚合物材料往往易燃，给人们的生命财产安全带来极大威胁。
因此，如何提高聚合物材料的阻燃性能成为了一个重要的研究课题。
其中，功能化聚磷酸铵作为一种高效的阻燃剂，被广泛应用于聚合物复合材料的制备中。
本文将研究功能化聚磷酸铵的制备方法，以及其在阻燃聚合物复合材料中的应用，探究其结构与性能的关系。
二、功能化聚磷酸铵的制备功能化聚磷酸铵的制备主要采用化学合成法。
首先，选择适当的原料，如磷酸、氨等，在一定的温度和压力下进行反应，生成聚磷酸铵。
然后，通过引入功能性基团，如卤素、磷氮化合物等，对聚磷酸铵进行功能化改性。
最后，经过一系列的后处理过程，如干燥、研磨等，得到功能化聚磷酸铵产品。
三、阻燃聚合物复合材料的制备及性能研究1. 制备方法阻燃聚合物复合材料的制备主要采用物理共混法和化学接枝法。
物理共混法是将功能化聚磷酸铵与聚合物基材进行混合，通过熔融共混、溶液共混等方式得到阻燃聚合物复合材料。
化学接枝法则是通过化学反应将功能化聚磷酸铵接枝到聚合物基材上，形成化学键合的复合材料。
2. 结构与性能的关系通过对阻燃聚合物复合材料的结构与性能进行研究，我们发现功能化聚磷酸铵的引入可以有效提高聚合物的阻燃性能。
这主要归因于功能化聚磷酸铵在高温下能够释放出难燃气体，降低聚合物的表面温度，从而达到阻燃的效果。
此外，功能化聚磷酸铵还可以在聚合物基材中形成网状结构，提高聚合物的热稳定性和机械性能。
3. 性能分析通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）等手段对阻燃聚合物复合材料的结构进行表征。
同时，通过垂直燃烧实验、限氧指数（LOI）测试等手段评估其阻燃性能。
结果表明，功能化聚磷酸铵的引入可以显著提高聚合物的阻燃性能和热稳定性。
四、结论本文研究了功能化聚磷酸铵的制备方法及其在阻燃聚合物复合材料中的应用。
阻燃剂——聚磷酸铵合成
聚磷酸铵合成阻燃剂——聚磷酸铵合成1.磷酸一尿素法该法的化学反应式如下：CO(NH2)2 + H2O →CO2 + 2NH3nH3PO4 + (n-1)CO(NH2)2 →(NH4)n + 2PnO3n+1 + (n-4)NH3 + (n-1)CO2该法是国内大部分小厂采用的方法，其优点是设备投资少，操纵简单，缺点是产品质量差，只能生产低聚合度的产品，产生大量的氨气污染环境。
该法工艺为：将计量的尿素和磷酸加进反应器中，加热到80-100℃制得透明溶液，将此溶液放于盘中于烘箱(炉)中，升温到250-300℃反应，此间物料经发泡、聚合、固化后即成为松脆的白色产物，粉碎后即为产品。
2.磷酸二氢铵一尿素法该反应系使磷酸二氢铵与尿素直接反应，控制反应条件可制得高聚合度的产品。
以液体石蜡为反应介质合成APP：在500mL烧杯中加进150mL液体石蜡，加热到200℃，在不断搅拌下将尿素和磷酸二氢铵按一定比例分批加进液体石蜡中，此时反应混合物由黏稠泡沫状液体变成白色固体，大约0.5 h反应即可完成，除往石蜡，将天生物研细，用苯洗往残留的石蜡，冷水洗往产物中的低聚合度产品，烘干，得白色长链APP，苯和石蜡回收使用。
当尿素与磷酸二氢铵的摩尔比为(1.8-2.0)：1.0、230℃反应1h，收率约80%，产品溶解度(100mL水煮沸5min)不超过0.6g，产品的聚合度约30。
显然此法操纵复杂，不适于产业生产。
3. 磷酸氢二铵-五氧化二磷-氨气法该法的反应式如下：(NH4)2HPO4 + P205 + NH3 →3/n(NH4PO4)n该法是20世纪7O年代德国Knapsak ACT公司开发的，适于制造长链APP。
制造APP的反应是一个很复杂的反应，无论什么方法其反应都要经过由固态变得很黏稠的状态，而后再变为固态的过程，该反应使用普通反应设备难以完成，必须在一种具有加热、混合、捏合、粉碎功能的特殊的设备中进行，该法是将等摩尔比的经细粉碎的磷酸氢二铵和五氧化二磷放进上述设备中，在约300℃下通人氨气使之反应，天生水不溶性的APP。
微胶囊聚磷酸铵的制备及阻燃环氧树脂的性能研究
微胶囊聚磷酸铵的制备及阻燃环氧树脂的性能研究洪晓东;杨东旭;黄金辉;梁兵【摘要】采用三聚氰胺甲醛树脂预聚物通过原位聚合法制备了微胶囊聚磷酸铵阻燃剂(MAPP),利用扫描电镜观察到MAPP颗粒表面包覆了一层树脂.采用热重分析法、垂直燃烧法和氧指数法研究了聚磷酸铵(APP)和MAPP阻燃环氧树脂材料的热性能及阻燃性能.结果表明:与APP相比,MAPP阻燃环氧树脂的最大失质量温度、残炭量以及阻燃性能均显著提高.添加10％ APP或MAPP的环氧树脂材料的氧指数均大于27.0％,阻燃性能均达到UL 94 V-0级,且MAPP样条燃烧后可形成膨胀炭层.相比于APP,MAPP阻燃材料的力学强度均有所改善,当阻燃剂填充10％时材料的拉伸强度从32.6 MPa提高到35.7 MPa,冲击强度从10.8 kJ/m2提高到11.6 kJ/m2,均高于纯环氧树脂材料的力学强度.%Microencapsulated ammonium polyphosphate (MAPP) was prepared by covering the mela-mine -formaldehyde resin onto the surface of ammonium polyphosphate ( APP) through in - situ polymerization, which was confirmed by SEM. The heat resistance and flame retardancy of APP and MAPP flame retarded epoxy resin were studied by thermogravimetry, vertical burning and limiting oxygen index. Results showed that the maximum weight - loss temperature, char yield and flame retardancy of MAPP composites were improved obviously when compared with APP. When the content of APP or MAPP was 10% , LOI values of EP composites were higher than 27. 0% , and reached V -0 level of UL 94 and the intumescent char layers were formed in the burning process of the samples with MAPP. Compared with APP, the mechanical properties of MAPP filled composites were improvedto a certain level, when the content of flame retardant was 10% , the tensile strength increased from 32. 6 MPa to 35. 7 MPa, and the impact strength increased from 10. 8 kJ/m2 to 11. 6 kJ/m2, which were higher than that of pure epoxy resin.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2012(042)012【总页数】4页(P7-10)【关键词】微胶囊;聚磷酸铵;阻燃;环氧树脂【作者】洪晓东;杨东旭;黄金辉;梁兵【作者单位】辽宁工程技术大学材料科学与工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学材料科学与工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学材料科学与工程学院,辽宁阜新123000;沈阳化工大学材料科学与工程学院,沈阳110142【正文语种】中文【中图分类】TQ637.8环氧树脂(EP)具有化学稳定性好、粘附力强、固化方便、收缩性低等优点，在包装材料、胶粘剂、涂料、工程塑料、复合材料等领域中得到了广泛的应用。
关于纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用分析
关于纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用分析2. 纳米材料改性聚磷酸铵的制备方法纳米材料改性聚磷酸铵的制备方法主要包括溶胶凝胶法、湿化学合成法、机械合成法等。
2.1 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将纳米材料与聚磷酸铵溶液混合，并在适当的条件下进行凝胶反应。
该方法操作简单，制备的纳米材料改性聚磷酸铵具有较好的分散性和热稳定性。
2.2 湿化学合成法湿化学合成法是将纳米材料和聚磷酸铵溶液加入反应器中，通过化学反应形成纳米材料改性聚磷酸铵。
该方法反应条件较为温和，制备的纳米材料改性聚磷酸铵粒径较小，分散性较好。
3. 纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用效果纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用效果主要表现在以下几个方面：3.1 提高阻燃效果纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物中的分散性和热稳定性较好，能够有效地抑制聚合物的燃烧过程，提高聚合物的阻燃效果。
研究表明，纳米材料改性聚磷酸铵添加到聚合物中，可以降低聚合物的燃烧速率和火焰蔓延速度，延缓火焰的发展，减少火灾事故的发生。
3.2 改善材料性能纳米材料改性聚磷酸铵具有较大的比表面积和导电性能，可以增加聚合物的导电性和机械性能，提高材料的综合性能。
研究表明，纳米材料改性聚磷酸铵添加到聚合物中，不仅能够提高聚合物的阻燃性能，还可以提高聚合物的抗氧化性能、耐热性能和机械性能。
4. 纳米材料改性聚磷酸铵的发展前景纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用具有广阔的发展前景。
随着科技的进步，纳米材料的合成方法和性能调控技术不断提高，可以制备更多种类和性能优良的纳米材料。
这将为纳米材料改性聚磷酸铵的制备提供更多的选择。
聚合物材料在各个领域中的应用越来越广泛，对阻燃材料的需求也越来越大。
纳米材料改性聚磷酸铵在聚合物阻燃中的应用前景非常广阔。
聚磷酸铵的制备及阻燃性
实验二十 聚磷酸铵的制备及阻燃性能的测试一、 实验目的1. 了解聚磷酸铵的用途及掌握其合成方法。
2. 掌握阻燃性能测试的一般方法二、 实验原理聚磷酸铵（APP ）是近十多年来发展起来的一种重要的无机阻燃剂，广泛用塑料、纤维、纸张、橡胶、木材等的阻燃。
并可用于配制耐火材料。
APP 含磷、氮量大，热稳定性好，水溶性小，近于中性。
同时，它具有分散性好，比重小，毒性低和价格低廉的特点。
其结构为(NH 4)n+2P n O 3n+1,有水溶性（n 为10~20）及水难溶性（n>20）两种，作为阻燃剂的n 一般大于25。
其合成方法主要有高温聚合法和低温溶剂法，本实验用低温溶剂法，以石蜡为介质，尿素和磷酸二氢胺为原料进行制备。
在尿素和磷酸二氢胺反应体系中，存在下列反应：()()27224424222CO O P NH PO H NH NH CO +→+ ()()()23132422722442CO NH O P NH nNH CO O P NH n n n ++→+++当n 值很大时，产物可写成(NH 4PO 3)N三、实验药品与仪器试剂：液体石蜡（碳数在16以上），尿素，磷酸二氢铵，苯等。
仪器：烧杯（500ml ，200ml ），抽滤装置。
四、实验步骤1．合成在500ml干燥的烧杯中，加入150ml液体石蜡，加热到200℃，在该温度下，不断搅拌，将30g尿素与28g磷酸二氢胺混合，分批加入到温度为200℃的液体石蜡中，注意温度不能过高，30分钟内加完。
与190~200℃的条件下继续反应25~30分钟，观察反应产物（由粘稠泡沫液体变为白色）。
然后冷却到室温，尽可能倾出液体石蜡，将生成物研细后，每次用30~40ml苯浸洗2-3次，产物中夹留的石蜡，抽滤，回收笨。
然后用蒸馏水洗涤产物，在120℃烘箱中，烘30分钟，即得产物，称重，计算产率。
2．产品质量检验：(1)、溶解度测定：准确称取上壕产物4克加入100ml蒸馏水煮沸5分钟后，过滤产物，烘干，称余物，计算100ml蒸馏水的溶解度。
核-壳型聚磷酸铵阻燃剂的制备及其阻燃聚氨酯性能和机理的研究的开题报告
核-壳型聚磷酸铵阻燃剂的制备及其阻燃聚氨酯性能和机理的研究的开题报告1. 研究背景随着现代工业的不断发展，高能密度的电器、电子设备、机械设备的需求越来越大，而这些设备在工作时会产生高温，极易导致火灾事故的发生。
因此，防火安全问题变得日益突出。
同时，传统的阻燃剂在使用过程中存在着环境污染和聚合物力学性能降低的问题，因此需要开发一种无毒、高效的阻燃剂。
聚磷酸铵是一种环保型、低毒的阻燃剂，在各种聚合物防火领域中得到了广泛的应用。
然而，聚磷酸铵的固体防火效果受到其水溶性的限制，而核-壳型结构聚磷酸铵阻燃剂则通过包覆一层水不溶性的聚合物外壳，可以有效提高其固体防火效果。
聚氨酯是一种重要的高分子材料，广泛应用于耐候性、耐热性和结构强度要求较高的领域。
因此，研究核-壳型聚磷酸铵阻燃剂在聚氨酯中的应用，具有非常重要的实际应用价值。
2. 研究目的和内容本研究的目的是制备核-壳型聚磷酸铵阻燃剂，并将其应用于聚氨酯中，研究其阻燃性能和机理。
具体研究内容包括：（1）制备核-壳型聚磷酸铵阻燃剂。
采用沉淀法制备纳米级核-壳型聚磷酸铵阻燃剂，并对制备条件进行优化。
（2）探究核-壳型聚磷酸铵阻燃剂在聚氨酯中的阻燃性能。
通过燃烧性能测试和热重分析等方法，研究阻燃剂在聚氨酯中的阻燃效果，并评估阻燃剂对聚氨酯力学性能的影响。
（3）研究核-壳型聚磷酸铵阻燃机理。
通过红外光谱、热重分析等手段，探究核-壳型聚磷酸铵阻燃剂在聚氨酯中的化学反应过程以及阻燃机理。
3. 研究意义本研究将制备一种新型的核-壳型聚磷酸铵阻燃剂，并将其应用于聚氨酯中，探究其阻燃性能和机理。
这对于解决现代工业中火灾事故频发的问题，具有重要的实际应用价值。
同时，研究的结果还可以为核-壳型结构阻燃剂的开发提供一定的参考和借鉴。
聚磷酸铵的制备及阻燃性能测试
聚磷酸铵的制备及阻燃性能测试一．实验目的1、了解聚磷酸铵的用途及掌握其合成方法。
2、掌握阻燃剂性能测试的一般方法。
二．实验背景聚磷酸铵具有热稳定性高，密度小，分散性好等特点，作为阻燃剂，在纤维制品、涂料以及塑料等方面具有广泛的应用，它可以单独使用，也可以与其他阻燃材料配合作为复配、化合型阻燃剂使用，这样既降低了阻燃剂的使用量，又提高了阻燃效果，而且使材料的物理机械性能损失减少到最小。
其合成方法主要有 有磷酸和尿素缩合法，聚磷酸铵化法，正聚磷酸铵与氨气高温中和法，P 2O 5-NH 3-H 2O 高温气相反应法，NH 4H 2PO 4 和CO(NH 2)2 缩合法，NH 4H 2PO 4 和NH 3缩合法以及H 3PO4 和NH 3 缩合法等。
根据聚磷酸铵不同的用途合成的方法也不一样。
三．实验原理APP 结构是42n 31NH P O n n ++（） APP 有水溶性（n 为10～20）及水难溶性（n>20）两种。
作为阻燃剂的n 一般大于25。
本实验用低温溶剂法，以石蜡为介质，尿素和磷酸二氢胺为原料进行制备。
在尿素和磷酸二氢胺反应体系中，存在下列反应：224244272()2()CO NH NH H PO NH PO CO +−−→+427224n 231322()()()4nn n NH P O CO NH NH P O NH CO +++−−→++当n 很大时，产物可写成（43NH PO ）。
四．实验试剂及仪器仪器：烧杯（500ml 200ml ）抽滤装置 温度计 电炉 搅拌器 玻璃棒 滤纸 酒精灯 纸板试剂：液体石蜡（碳数在16以上） 尿素 磷酸二氢胺 苯 去离子水聚乙烯醇缩甲醛胶三聚氰胺六偏磷酸钠（10%）羧甲基纤维素钠（2%）季戊四醇甲基硅油消泡剂五．实验步骤及实验现象1.聚磷酸铵的合成:在500ml的干燥烧杯中，加入150ml的液体石蜡，加热至200o C,在该温下不断搅拌，将30g尿素和28g磷酸二氢胺混合，分批加入至温度在180℃附近的液体石蜡中，保持温度不高于200℃，30min内加完；现象：有白色固体，白色泡沫产生，溶液为黄色，后来固体溶解,且有NH3气体产生。
浅谈阻燃材料聚磷酸铵的研究进展
浅谈阻燃材料聚磷酸铵的研究进展摘要：聚磷酸铵是一种高效无机无卤磷系阻燃剂，是膨胀型阻燃剂的主要成分之一。
本文就聚磷酸铵的合成方法，改性研究现状和应用前景进行了介绍。
关键词：聚磷酸铵；阻燃剂；合成方法；改性，应用进展聚磷酸铵（简称APP）是一种磷氮系特效膨胀型无机阻燃剂，通式为（NH4）n+ 2PnO3n+1，外观呈白色粉末状，分水溶性和水难溶性，其中聚合度n 在10- 20 之间为水溶性，称为短链APP；聚合度n 大于20 的为水难溶性，称为长链APP。
该产品P- N 阻燃元素含量高、热稳定性能好，产品近乎中性，能与其他物质配伍，阻燃性能持久，无毒抑烟。
APP作为膨胀型阻燃剂的基础材料, 被广泛应用于阻燃领域，随着全球阻燃剂朝无卤化方向发展，以APP 为主要原料的膨胀型阻燃剂成为研究开发的热点。
APP 的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂，促使有机物表面脱水生成炭化物，加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖，隔绝空气而达到阻燃的目的，同时由于APP 含有氮元素，受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体，这些气体不易燃烧，阻断了氧的供应，达到了阻燃增效和协同效应的目的[1]。
1 聚磷酸铵的合成目前聚磷酸铵的合成工艺很多，主要有磷酸和尿素缩合法，聚磷酸铵化法，正聚磷酸铵与氨气高温中和法，P2O5-NH3-H2O 高温气相反应法，NH4H2PO4和CO(NH2)2缩合法，NH4H2PO4和NH3缩合法以及H3PO4和NH3缩合法等。
根据聚磷酸铵不同的用途合成的方法也不一样。
1.1 磷酸和尿素缩合法这种合成方法是将磷酸和尿素以一定比例混合，加热搅拌后，得到澄清透明的液体再将这种液体加热，经发泡、聚合和固化 3 个阶段即可得到白色干燥固体，冷却后得到成品。
李茂林等以85%的磷酸和尿素为原料探究了聚磷酸铵生产的最佳工艺条件，合成的产品聚合度为170，结果表明反应温度220℃，反应时间3h，n(H3PO4) (以P2O5计85%)∶n ［CO(NH2)2］=1∶1.8为最佳工艺条件。
聚磷酸铵—硅藻土复合阻燃填料的制备及对纸张阻燃机理的研究
四、结论与展望
本次演示成功地制备了聚磷酸铵-硅藻土复合阻燃填料，并研究了其对纸张 阻燃的作用机理。实验结果表明，该复合阻燃填料能够有效提高纸张的阻燃性能， 其作用机理主要包括以下几个方面：高温下填料的熔融成球状、吸收热量及挥发 物、形成炭化层等。同时，填料用量对阻燃效果具有重要影响，针对不同纸张品 种和燃烧条件，需要优化填料的种类和用量。
4、实验结果分析与讨论通过对比不同比例的聚磷酸铵和硅藻土的混合物， 我们发现当聚磷酸铵与硅藻土按照一定比例混合时，所制备的复合阻燃填料具有 最佳的阻燃性能。同时，通过调整干燥和研磨工艺参数，可以得到不同粒度的复 合阻燃填料，以满足不同纸张品种的需求。
三、阻燃机理研究
1、高温下填料的熔融成球状聚磷酸铵在高温下会发生熔融，形成球状颗粒。 这些颗粒可以有效地封堵纸张表面的孔隙，从而阻止氧气和可燃物质的进一步接 触，降低燃烧速度。
一、背景介绍
聚磷酸铵（APP）是一种重要的无机阻燃剂，具有优异的阻燃性能和稳定性。 硅藻土作为一种天然生物质材料，具有防火、隔热、吸水等特性。将聚磷酸铵与 硅藻土结合，制备出复合阻燃填料，可充分发挥两种材料的优点，提高纸张的阻 燃性能。
二、制备方法及材料
1、制备方法 （1）将硅藻土进行预处理，去除其中的杂质和水分； （2） 将聚磷酸铵与预处理后的硅藻土按照一定比例混合； （3）将混合物进行研磨、 干燥和筛分，得到复合阻燃填料。
2、材料选择本实验选用硅藻土和聚磷酸铵作为主要原料。其中，硅藻土选 用具有高纯度和高孔隙率的品种，聚磷酸铵选用工业级产品。
3、工艺流程 （1）预处理：将硅藻土进行破碎、筛分和干燥，得到粒径在 一定范围内的硅藻土粉末； （2）混合：将聚磷酸铵与预处理后的硅藻土按照一 定比例混合； （3）研磨：通过球磨机对混合物进行研磨，使其充分混合； （4） 干燥：将研磨后的混合物进行干燥处理； （5）筛分：将干燥后的混合物进行筛 分，得到所需粒度的复合阻燃填料。
聚磷酸铵的合成工艺与阻燃性能
第24卷 第2期中 南 林 学 院 学 报V o l.24 N o.2 2004年4月JOU RNAL O F CEN TRAL SOU TH FOR ESTR Y UN I V ER S IT Y A p r.2004 Ξ[文章编号]1000-2502(2004)02-0041-03聚磷酸铵的合成工艺与阻燃性能吴志平1,2,舒万艮1,熊联明1,黄克瀛2(1.中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;2.中南林学院工业学院,湖南株洲412006)[摘 要] 聚磷酸铵是一种性能优良的阻燃剂,但聚合度的大小直接影响到其与阻燃基材的相容性.以磷酸和尿素为原料,采用分步聚合的方法,控制适宜的聚合条件,合成了高聚合度的聚磷酸铵.该产品水溶性小,与树脂相容性好,以聚磷酸铵为基组成的膨胀型阻燃剂应用于聚乙烯阻燃,取得了良好的阻燃效果.[关键词] 高分子材料;阻燃剂;聚磷酸铵;聚合度;水溶性;阻燃性能[中图分类号] TQ314.24+8 [文献标识码] AStudy of Amm on iu m Polyphospha te Syn thesis and Its Flam e Retarda tionW U Zh i2p ing1.2,SHU W an2yin1,X I ON G L ian2m ing1,HU AN Gek2ying2(1.Co llege of Chem istry and Chem ical Engineering of CSU,Changsha,410083,H unan,Ch ina;2.Central South Fo restry U niversity,Zhuzhou412006,H unan,Ch ina)Abstract:Ammonium po lypho sphate(A PP)is a good flam e retardant(FR),but the compatibility betw een A PP and resin depends on the degree of po lym erizati on.A PP w ith h igh degree of po lym erizati on is synthesized step by step th rough po lym erizati on from pho spho rous acid and urea under an op ti m um conditi on.T h is p roduct has s m aller so lubility in w ater and good compatibility w ith resin.Good flam e retardati on is obtained w hen ammonium2po lypho sphate2based intum escent flam e retardant is app lied to po lyethylene(PE).Key words:po lym eric m aterials;flam e retardant;ammonium po lypho sphate;degree of po lym erizati on;so lubility in w ater;flam e retardati on随着社会的发展,高分子材料愈来愈多地应用于国民经济的各个部门和人民生活的各个方面,但高分子材料大多为易燃材料.特别是近年来一些公共场所(如大型商场、宾馆、娱乐场所、医院、体育馆等)的装修大量采用聚合物材料,大大增加了潜在的火灾危险.对这类材料进行必要的阻燃处理将会大大减小火灾的危险性.传统的卤系阻燃剂虽然阻燃效果较好,但由于其阻燃过程中会释放出有毒和腐蚀性的卤化氢气体,因而发展无卤阻燃技术成为阻燃研究领域的热点之一.聚磷酸铵是一种重要的无卤阻燃剂,其分子中同时含有磷、氮两种元素,在阻燃过程中磷、氮具有协同阻燃效应.因而阻燃效果优于单含磷阻燃剂或单含氮阻燃剂.目前在市场上销售的聚磷酸铵聚合度较小,与树脂的相容性差,影响阻燃树脂的机械性能和外观.提高聚合度将增大聚磷酸铵与树脂的相容性,改善阻燃树脂的机械性能和外观[1～11].1 试验部分1.1 试 剂(1)磷酸:分析纯,湖南省株洲市杉木塘化工厂出品(>85%).(2)尿素:分析纯,长沙市安泰精细化工实业有限公司(98%).(3)多聚磷酸钠:分析纯,天津市博迪化工有限公司.(4)钼酸铵:分析纯,湘中精细化学品厂.(5)硫酸肼:分析纯,湘中精细化学品厂.(6)氢氧化钠:分析纯,天津市博迪化工有限公司.(7)三聚氰胺:化学纯,北京金龙化学试剂有限公司.(8)季戊四醇:化学纯,上海化学试剂站经销.1.2 仪 器(1)强力电动搅拌机:100～1400r m in,P=90W,U=220V,f=50H z,上海标本模型厂.(2)KDMΞ[收稿日期]2003211204[基金项目]湖南省教育厅项目(02c544)和中南林学院青年基金重点资助项目.[作者简介]吴志平(1971-),男,湖南桃源人,讲师,博士研究生,从事高分子材料改性研究.型可调电热套:山东鄄城光明仪器有限公司.(3)磁力搅拌器.(4)PH S 23C 精密pH 计:上海雷磁仪器厂.(5)U V 21100紫外2可见分光光度计:北京瑞利分析仪器公司.(6)干燥箱.1.3 聚磷酸铵合成试验在带有电动搅拌器、温度计及氨气管的三口烧瓶中加入一定量的磷酸,开启搅拌器和加热套,缓慢加热,温度升到70℃时加入一定量的尿素.到90～100℃时完全澄清,并有少许气泡产生,等温度升到130℃左右时,发泡严重,溶液粘度急增,停止加热,保温5～15m in ,将反应物料倒入小托盘中,并将小托盘放入烘箱中,让物料在烘箱中在200～240℃固化1～2h ,出料,将固化后的物质粉碎即得产品.对产品进行水溶性、吸潮性、pH 值、平均聚合度的测试[12～14],并将所得产品与聚乙烯共混,测试其阻燃性能.1.4 平均聚合度测试条件(1)在用反滴定时,溶液中N H 3的存在会对结果产生一定的影响,在碱液赶氨时,应尽量彻底.由于产品水溶性很小,按文献[10]的方法,不但花费时间较长,氨残留量大,而且滴定时突跃不明显.而聚磷酸铵在碱性介质中降解速度很缓慢,几乎呈稳定状态,所以我们先将聚磷酸铵溶于1m o l L 的N aO H 溶液中,加热赶氨,这样不但省时而且滴定突跃十分明显.(2)用U V 21100紫外2可见分光光度计在300～800nm 区间扫描,发现随波长增加,吸光度(A )一直上升,但在600～700nm 区间A 值较大且比较平坦,故选择660nm [12].表1 原料摩尔配比对产品质量的影响Table 1 I nf luence of d ifferen t m ole ra tio of raw ma ter i a ls on product qua lity配比(尿素 磷酸)1.11.21.31.41.51.61.71.8外 观玻璃态玻璃态白色固体白色固体白色固体白色固体白色固体白色固体聚合度 91316182321溶解度 1.831.641.551.371.021.052 结果与分析2.1 原料摩尔配比对产品质量的影响 尿素作为氨的供给体,且又是缩合剂,为使缩合反应完全,含氮量在配比中总是过量的.若尿素用量少,则缩合反应不完全,聚合度低,含氮量也低;若用量过多,则氨的损失加大,且不易固化[8].以不同的物料摩尔配比反应合成聚磷酸铵,反应条件为:反应温度130℃,保温10m in .固化温度200℃,固化时间2h ,测定聚磷酸铵产品的聚合度与溶解度,结果见表1.由表1可知,当尿素与磷酸的摩尔配比为1∶1.7时产品质量最好.摩尔配比小,则聚合度小、溶解度大.2.2 固化温度对产品质量的影响表2 固化温度对产品质量的影响Table 2 I nf luence of cure te m pera ture on product qua lity 温度160℃180℃200℃220℃230℃240℃外观未固化未固化白色固体白色固体白色固体玻璃态聚合度 232829 溶解度1.120.670.55 反应在140℃以下时,温度一般对产品质量无影响[8].温度越高,脱氨速度越快,缩合反应也越快,但氨的损失也加大,发泡也更严重,溢料的可能性就大大增加,所以反应最好在130℃时进行.同时,反应时间也不能太长,因为时间太长物料的粘度会很大,甚至固化,所以时间最好不要超过20m in .此外,由于料层中心和边缘温差太大,反应不均匀,也会造成夹生现象或“外焦里嫩”.若反应温度降低,时间则应延长,否则聚合度不高,难以固化.固化温度对产品质量有较大影响,采用磷酸与尿素的摩尔比为1∶1.7,在不同的温度下固化2h ,测定聚磷酸铵产品的聚合度与溶解度,结果见表2.由表2可知,当固化温度为230℃时产品质量最好,温度在200℃以下时产品难以固化(所需时间很长),温度高过250℃时,产品分解.表3 固化时间对产品质量的影响Table 3 I nf luence of cure ti m e on product qua lity时间 h 0.51.01.52.02.53.0外观粘稠白色固体白色固体白色固体白色固体白色固体聚合度 2828292929溶解度 0.570.580.530.540.532.3 固化时间对产品质量的影响采用尿素与磷酸的摩尔比为1∶1.7,在230℃温度下固化,测定不同固化时间聚磷酸铵产品的聚合度与溶解度,结果见表3.由表3可知,当固化时间为1.0h 时产品质量最好.小于1.0h 时反应物未完全固化,达到1.0h 后再延长时间对产品质量没多大影响,从经济的角度考虑,应选取1.0h .24中 南 林 学 院 学 报第24卷表4 最佳条件下重复试验合成聚磷酸铵产品的质量Table 4 The qua lity of APP under opti m u mcond ition repea ted test 外观平均聚合度溶解度吸潮性(g g )0pH 值白色固体290.530.00325.84 0在湿度50%的环境中24h 、1g 样品的增质量.表5 聚磷酸铵对聚乙烯材料阻燃性能的影响Table 5 The i nf luence of APP on polyethyleneon f lam e retardancyA PP %季戊四醇 %三聚氰胺 %阻燃性(UL -94)熔滴(延)现象2500V -2有2550V -1无,发泡成炭好20100V -1同上20105V -0无,发泡成炭很好201010V -0无,发泡成炭最好2.4 最佳条件下重复试验合成聚磷酸铵产品的质量由以上试验结果可知合成聚磷酸铵的最佳条件为:尿素与磷酸的摩尔配比为1∶1.7、固化温度为230℃、固化时间为1h ,重复试验结果见表4.2.5 阻燃性能的测试聚磷酸铵与聚乙烯共混制样,按AN S IU L 29421985测试其阻燃性能,测试结果见表5.由表5可见,单独使用25%的聚磷酸铵时,可使聚乙烯材料的阻燃级别达U L 94V -2级,但有熔滴现象;聚磷酸铵与季戊四醇、三聚氰胺按一定配比加入到聚乙烯中,其阻燃级别可达U L 94V -0级,且熔滴现象明显消除.这是因为聚乙烯为不含氧的聚合物,单一聚磷酸铵对其阻燃效果不理想,聚磷酸铵与季戊四醇、三聚氰胺组成了一种新型的高效膨胀阻燃剂[15],聚磷酸铵作为酸源,起成炭催化作用,季戊四醇为含碳的多羟基化合物,起成炭剂作用.三聚氰铵起发泡剂作用.受热时三组分发生反应,在聚合物表面形成膨胀型炭质层,它能阻挡聚合物与火焰之间的传热和传质,使火焰熄灭.3 结 论(1)合成聚磷酸铵的最佳工艺条件:n (尿素)∶n (磷酸)的摩尔配比为1.7∶1、固化温度为230℃、固化时间为1h .(2)在最佳条件下合成的聚磷酸铵,其平均聚合度为29,高于市售商品的聚合度(20),在水中溶解度很小(工业品A PP 的溶解度为1.5～2.0g 100mL ),其它物化性能也较好.(3)聚磷酸铵与季戊四醇、三聚氰胺按一定配比可组成高效的膨胀结炭阻燃剂,它对聚乙烯具有优良的阻燃效果,添加20%聚磷酸铵、10%季戊四醇和5%三聚氰胺时,可使聚乙烯材料的阻燃性达到U L 94V -0级.致谢:2003届化工工艺专业毕业生刘宏、田英、兰群智、胡晓明参与了试验工作,谨此致谢![参 考 文 献][1] 贡长生,朱丽君.磷系阻燃剂的合成和应用[J ].化工技术经济,2002(4):9-13.[2] 杨锦飞,丁海嵘.磷系阻燃剂的现状与展望[J ].江苏化工,1999,27(6):1-6.[3] 马志领,赵文革,郝凤春,等.磷氮协同阻燃作用机理研究[J ].河北大学学报,2000,20(4):400-404.[4] 李巧玲,欧育湘,王亚昆.无卤阻燃剂的研究进展[J ].化工进展,1998(5):24-28.[5] 吕建平,刘汉虎.高纯度水难溶性聚磷酸铵阻燃剂的研制[J ].安徽化工,1997(2),26-29.[6] 赵家凤,陈 战,姜德军,等.长链聚磷酸铵聚合条件的优化条件[J ].重庆大学学报,1994,17(4):115-118.[7] 张文昭,陈晓无,瞿谷仁,等.聚磷酸铵的合成研究及其应用[J ].江苏化工,1994,22(4):6-9.[8] 王贵生,郑建虎,王建国.工业聚磷酸铵的简易制备方法[J ].现代化工,2000,20(1).[9] 陈金池,陈松林,郭清白.聚磷酸铵生产的研制[J ].河南化工,1995(11):14-15.[10] A lexander M aurer H ürth ,Ho rst Staendeke L ohm ar .A ctivated Ammonium Po lypho sphate :A P rocess fo r M ak ing It ,and Its U se [P ].Fed .R ep .of Germ any :4515632,M ay 7,1985.[11] H ans A Co rver ,A llan J Robertson .M 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聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究
聚磷 酸铵 的 聚 合 度 为 ２ ． ， 解 度 为 ０ ６ｇ １０ ３ ３溶 ． ７ ／０ ｍＬ
水， 阻燃 处理 杨 木 粉 在 ４ ０ ０ ℃灼 烧 ３ ｍｉ ０ ｎ的成 炭 率 为 ３ ． ， 同一 条 件 下 来 处 理 杨 木 粉 灼 烧 成 炭 率 的 ８９ 是
ＨＣ 一 Ｔ ２型微 机 差 热 天 平 、 ５１Ａ 型 电 动搅 拌 器 、 ６ １＊
（ Ｐ） ＡＰ 。
它 阻燃剂混 合 。 分散性好 ， 时价格 便 宜 ， 同 毒性 较 低 ， 使
２ ３ 聚磷 酸铵 溶 解 度的 测定 ．
用安全。李蕾等报道 ， ］ 国内聚磷酸铵阻燃剂 的聚合 度 为 ２ ＂５ ； ． ｒｖｌ 等 报 道 ， Ｏ Ｏ Ｃ Ｄ ｅｅｌ ｅ 聚磷 酸铵 的 聚合度 为 ７０溶解度低于 １ 。目前国 内外对 聚磷 酸铵 合 ０， ％ 成工艺及在聚合物 中阻燃应 用的研究报道较 多， 未见
中图分类号 ： ＴＢ ４ ３
文献标 识码 ： Ａ
副反应 ：
文章 编号 ：０ １９ ３ （ ０ ６ ０ － ４ ４０ １ ０ －７ １ ２ ０ ） ３０ ２ －４
１ 引 言
近年来 火灾 所造成 的财产 损失 和人 员 伤 亡一 直 呈 上升趋 势 ， 多 火灾 的发 生 均 与 高 分 子 材 料 和 木质 材 许 料 的使 用状 况及其 可燃 性 有关 。 因此 ， 阻燃 技 术 的发 展 是保 障人 民生命 财 产 安 全 的 需要 ， 是 高 聚 物 和 木 质 也 材料具 有广 泛应用 前景 的基 础 Ｌ 。 １ ］
烧。
１０ １０紫外可见分光光度计、 Ｈ 一Ｃ酸度剂、 Ｂ ０一 Ｐ Ｓ３ Ｐ ２３ Ｎ 型 电子 天平 、０ ｍｌ 瑙研 钵 、０ 瓷坩锅 、 １０ 玛 ３ ｍｌ 坩锅架 。 尿素、 酸、 酸、 磷 硼 多聚 磷酸 钠 、 酸铵 、 酸 肼 、 钼 硫 氢 氧 化钠 均 为 国产 分 析纯 试 剂 ； 木 粉 ， 物粉 碎机 粉碎 杨 植
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聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究3胡云楚1,2,吴志平2,孙汉洲1,周 莹1,刘 元2(1.中南林业科技大学理学院,湖南株洲412006;2.中南林业科技大学工业学院,湖南长沙41004)摘 要: 复合型高效阻燃剂是当前阻燃技术研究的重要方向之一。
根据木材阻燃的炭量增加理论,利用水溶性试验、灼烧成炭试验和热分析方法研究了聚磷酸铵的合成条件、聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂的复合阻燃效应。
聚磷酸铵的最佳合成条件是:磷酸:尿素摩尔比为1∶1.8,预聚合温度为(124±2)℃,预聚合反应时间为25min左右,聚合固化温度230～240℃左右,聚合固化时间为140min左右。
在最佳条件下合成的聚磷酸铵的聚合度为23.3,溶解度为0.67g/100mL 水,阻燃处理杨木粉在400℃灼烧30min的成炭率为38.9%,是同一条件下未处理杨木粉灼烧成炭率的2.15倍。
聚磷酸铵和硼酸以4∶1复配所制得的聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂,对木粉的成炭率为40.5%,相对复合阻燃效应为43.2%。
200～300℃是木粉热解燃烧的主要阶段,也是阻燃剂发挥阻燃作用的主要阶段。
聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂在高温下不仅能催化木材产生更多的木炭,而且能使木炭结构紧密、不易燃烧。
关键词: 聚磷酸铵;硼酸;灼烧成炭试验;阻燃性能;复合效应中图分类号: TB34文献标识码:A 文章编号:100129731(2006)03204242041 引 言近年来火灾所造成的财产损失和人员伤亡一直呈上升趋势,许多火灾的发生均与高分子材料和木质材料的使用状况及其可燃性有关,因此,阻燃技术的发展是保障人民生命财产安全的需要,也是高聚物和木质材料具有广泛应用前景的基础[1～3]。
聚磷酸铵热稳定性好,产品接近中性,并可以与其它阻燃剂混合,分散性好,同时价格便宜,毒性较低,使用安全。
李蕾等报道[4],国内聚磷酸铵阻燃剂的聚合度为20～50;C.Drevelle等[5]报道,聚磷酸铵的聚合度为700,溶解度低于1%。
目前国内外对聚磷酸铵合成工艺及在聚合物中阻燃应用的研究报道较多,未见其在木材阻燃方面的研究报道。
复合型高效阻燃剂是当前阻燃技术研究的重要方向之一。
硼酸和聚磷酸铵具有原料充足、价格便宜、阻燃效果好、对环境无害的特性,将两者按一定配比复合可以提高阻燃效果[3～11]。
作者根据木材阻燃的炭量增加理论,利用水溶性试验、灼烧成炭试验和热分析方法研究了聚磷酸铵的最佳合成条件、聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂的最佳配比及其复合阻燃效应。
2 实 验2.1 仪器与试剂HC T22型微机差热天平、65112A型电动搅拌器、KDM型连续可调电子控温电热套、FN1012型鼓风干燥箱、KSW电阻炉温控制器、5212型箱式电阻炉、A2 1100紫外可见分光光度计、P HS23C酸度剂、PB2032N 型电子天平、100ml玛瑙研钵、30ml瓷坩锅、坩锅架。
尿素、磷酸、硼酸、多聚磷酸钠、钼酸铵、硫酸肼、氢氧化钠均为国产分析纯试剂;杨木粉,植物粉碎机粉碎为40目以下。
2.2 聚磷酸铵的合成反应原理:n H3PO4+(n-1)CO(N H2)2(N H4)n+2P n O3n+1+(n-4)N H3+(n-1)CO2 副反应:CO(N H2)2+H2O CO2↑+2N H3↑ 先将85%的磷酸与99%的尿素按1∶1.8(摩尔比)依次加入三口烧瓶中,加热搅拌,控制升温速度≥10℃/min,待温度升至预聚合温度(100℃左右)时尿素全部融化,溶液澄清冒泡,同时有大量气体逸出(前期p H=6,后期p H=8),待溶液变稠发粘后,在不断搅拌下出料至白瓷盘中,放入已恒温的烘箱中进行聚合固化,待固化完全后,将其冷却,粉碎即得聚磷酸铵(A PP)。
2.3 聚磷酸铵溶解度的测定用电子天平称取0.500g样品放入10ml蒸馏水中,于室温下搅拌后,静置24h,过滤,滤渣为未溶解样品,在100℃以下烘干60min,称重,计算溶解度。
2.4 聚磷酸铵聚合度的测定用分光光度法确定聚磷酸铵样品中P的物质的量,用一阶倒数滴定曲线确定聚磷酸铵的物质的量,根据P的物质的量与聚磷酸铵的物质的量之比计算聚磷酸铵的平均聚合度。
测定聚磷酸铵聚合度的详细步骤3基金项目:国家自然科学基金资助项目(30471358);湖南省自然科学基金资助项目(03JJ Y3063)收到初稿日期:2005207204收到修改稿日期:2005211226 通讯作者:胡云楚作者简介:胡云楚 (1960-),男,湖南湘潭人,教授,博士研究生,从事材料化学和木材阻燃研究。
参见文献[12]。
2.5 聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂的制备将聚磷酸铵置于玛瑙研钵中研磨30min ;将硼酸置于玛瑙研钵中研磨30min ;按一定比例称取聚磷酸铵和硼酸置于玛瑙研钵中研磨30min ,充分研匀。
2.6 灼烧实验用电子天平称取0.100g 阻燃剂与0.900g 杨木粉放入已恒重的30ml 坩埚中充分搅拌均匀,放进已恒温(400℃)的KSW 箱式电阻炉中,灼烧30min 后,取出、冷却、称重、计算成炭率。
同时用1.000g 纯杨木粉做空白对照实验。
2.7 燃木粉的热分析方法用HC T 22型微机差热天平测定阻燃杨木粉的T G 2D TA 曲线。
热分析条件:参比物为α2Al 2O 3;静态空气;升温速率为10℃/min ;D TA 量程为±100μV ;T G 量程为10mg ;样品用量为6～9mg 。
3 结果与讨论3.1 聚磷酸铵最佳合成工艺研究阻燃木材的灼烧成炭量是评价阻燃性能的重要指标之一。
木材阻燃的炭量增加理论认为,木炭具有隔热隔气的作用,阻燃剂可以改变木材热解反应的途径,降低木材热解的起始温度,使木材的热解反应朝着生成更多的炭和水、减少可燃性气体的方向变化。
阻燃剂的水溶性也是评价阻燃剂的重要性能指标之一。
阻燃剂溶解性较大,则容易出现潮解、结霜、淋失等现象,导致阻燃性能丧失、加工使用性能下降。
3.1.1 预聚合温度对聚磷酸铵性能的影响分别在104、110、115、122、125、126、130℃7个预聚合温度下进行预聚合,然后在236℃下聚合固化160min ,得到了7个聚磷酸铵样品。
分别对这7个聚磷酸铵样品进行了水溶性试验和处理杨木粉的灼烧成炭试验。
实验结果列于图1,得到聚磷酸铵水溶性随预聚合温度变化的溶解度曲线和聚磷酸铵阻燃性随预聚合温度变化的灼烧成炭率曲线。
图1 预聚合温度对聚磷酸胺性能的影响Fig 1Effect s of t he prep polymerization temperat ureon t he nat ure of A PP 由图1可以非常清楚地看出预聚合温度选择在(124±2)℃时合成的聚磷酸铵具有较高的成炭率和较低的水溶性。
这是因为预聚合温度过低,尿素和磷酸不能充分预聚合,预聚合温度过高,尿素分解逸出N H 3,最终导致聚磷酸铵聚合度降低。
因此,(124±2)℃可以作为合成聚磷酸铵的最佳预聚合温度。
3.1.2 聚合固化温度对聚磷酸铵性能的影响将磷酸和尿素在最佳预聚合温度(124±2)℃预聚合后,分别在200、210、220、230、240、250、260℃固化温度下聚合固化160min ,得到7个聚磷酸铵样品。
分别对这7个聚磷酸铵样品进行水溶性和对木粉的灼烧试验。
通过水溶性实验和灼烧成炭实验,获得了聚磷酸铵随聚合固化温度而变化的溶解度曲线和灼烧成炭率曲线,结果列于图2。
图2 固化温度对聚磷酸铵阻性能的影响Fig 2Effect s of t he polymerization temperat ure ont he nat ure of A PP 从图2可以看出固化温度选择在230～240℃时合成的聚磷酸铵具有较高的成炭率和较低的水溶性。
这是因为固化温度过低很难充分发泡固化,过高聚磷酸铵会有轻微分解,表面发粘,这都导致了聚磷酸铵水溶性提高,阻燃性降低,聚合度降低,从聚磷酸铵产品质量和经济的角度考虑,230～240℃为聚磷酸铵的最佳聚合固化温度。
3.1.3 固化时间对聚磷酸铵品质的影响将磷酸和尿素在最佳预聚合温度(124±2)℃下预聚合,然后在最佳聚合固化温度240℃下分别聚合固化40、60、90、120、140、160、180min ,得到7个聚磷酸铵样品。
分别对这7个聚磷酸铵样品进行水溶性实验和对木粉的灼烧试验。
根据实验结果,获得了聚磷酸铵的灼烧成炭率曲线和水溶性曲线,结果列入图3。
图3 聚合固化时间对聚磷酸铵性能的影响Fig 3Effect s of t he polymerization time on t he nat ureof A PP 由图3可以看出,固化时间选择在140～160min 左右时合成的聚磷酸铵具有较高的成炭率和较低的水溶性。
固化时间太短,聚磷酸铵不能重复发泡固化,过长会致使聚磷酸铵有轻微分解,表面发粘。
固化时间过长和过短均会导致聚磷酸铵水溶性提高,阻燃性降低,聚合度降低。
从聚磷酸铵产品的质量和经济的角度考虑,140min 为聚磷酸铵的最佳聚合固化时间。
3.2 聚磷酸铵的阻燃性能研究3.2.1 灼烧残重曲线分别将1.000g 纯杨木粉(空白对照)、硼酸处理杨木粉(m 硼酸∶m 杨木粉=1∶9)、聚磷酸铵处理杨木粉(m 聚磷酸铵∶m 杨木粉=1∶9)装入已恒重的30ml 坩埚中,并放进已恒温(温度分别设定为50、100、150、200、250、300、350、400、450、500℃)的箱式电阻炉中,灼烧30min 后,取出冷却称重,计算残重率。
为便于分析和比较,将灼烧残重率随灼烧温度的变化作成阻燃木粉的灼烧残重曲线,结果列于图4。
图4 阻燃木粉灼烧残重率曲线Fig 4The curves of t he remnant mass after burringtest of t he poplar wood powder t reated wit h flame retardant 由图4可以看出,在200℃之前,主要是木粉的干燥失水阶段,50～100℃之间失重变大。
200～300℃之间木粉剧烈分解和燃烧,失重变化最为剧烈,阻燃剂在这一阶段发挥重要作用。
未处理杨木粉在250℃以后失重开始加快,聚磷酸铵阻燃处理杨木粉则提前在200℃以后失重就明显增大。
聚磷酸铵在200～250℃之间剧烈分解释放出氨气,生成的聚磷酸和偏聚磷酸催化木材脱水成炭。
300℃以后,木粉的失重速度减缓,残余质量趋于稳定,但是,聚磷酸铵和硼酸阻燃处理后的杨木粉的残余质量明显大于同一温度下未处理杨木粉的残余质量。
这表明,阻燃剂参与了木材的热解反应,改变了木材热解反应的途径,可以生成更多的木炭[13]。