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含磷阻燃剂在未来阻燃行业中的应用与进展

文字:[大][中][小] 2018-3-26  浏览次数:405

磷系阻燃剂是阻燃剂中最重要的一种。根据组成和结构的不同,磷系阻燃剂又分为有机磷系、无机磷系阻燃剂两类。有机磷系阻燃剂的研究主要包括磷酸酯、缩聚磷酸酯、有机磷酸盐、氧化磷和磷杂环化合物。部分有机磷化合物虽然有一定的毒性, 但致畸性不高,其分解产物及其阻燃聚酯的燃烧产物中腐蚀性物质、有毒物也很少。无机磷系阻燃剂主要是红磷、聚磷酸铵 (APP)、磷酸二氢铵等磷酸盐,受热分解出磷酸、偏磷酸和 H2 O等 , 并促进成炭覆于基材的表面从而起到阻燃的效果。

含磷阻燃剂的阻燃机理阐释
长期以来 ,有关含磷阻燃剂阻燃机理有很多 ,但是已经得到普遍认可的机理有 3种。
1.1 气相阻燃机理
含磷化合物在火焰中分解成小分子量组分如P, PO, PO2 和 HPO2,这些组分与气相火焰区中的氢自由基和羟基自由基互相作用 ,减缓了燃烧链反应进程[ 1] 。在阻燃过程中 , 磷系阻燃剂产生的水蒸气可降低聚合物表面的温度与稀释气相火焰区可燃物的浓度 ,从而达到阻燃效果。
 
1.2  凝缩相阻燃机理
在燃烧时,磷化合物分解生成磷酸液态膜 ,其沸点可达 300 ℃。同时, 磷酸又进一步脱水生成偏磷酸 ,偏磷酸进一步聚合生成聚偏磷酸[ 2] 。生成的聚偏磷酸是强酸,具有很强的脱水作用 ,促使高聚物脱水炭化 ,降低材料的质量损失速度和可燃物的生成量 ,而磷大部分残留于炭层中。
 
1.3  协同阻燃机理
当一种含磷阻燃剂与另外一种协同剂并用时 , 产生的阻燃作用往往要大于由单一组分所产生的阻燃效果。

有机磷系阻燃剂中, 常用的是磷酸酯和膦酸酯类。例如 :9, 10-二氢 -9-乙二酸-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与衣康酸的加合物是商品阻燃剂的活性成分 ,常作为共反应剂用于聚酯纤维[ 13] 。在 PET纤维中以低装填量(0.3% ~ 0.65% )的阻燃效果好。含磷 PET的阻燃剂很容易出现熔滴现象 , 可能是在燃烧中氧化降解产生的聚磷酸所导致。
 
氧氮化磷(PON)n是另一种在尼龙中有效的磷氮类阻燃剂。磷氮氧化合物可在多酯类化合物中与三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸酯、多磷酸铵、二乙基次膦酸钙[ 14] 联合使用。含 30%的 (PON)n可使PA6的LOI值由 22增至 32,能促进 PA6的深度成炭。 (PON)n和 Fe2O3结合阻燃 PA6在 UL94试验中能达到 UL94V-0级。 P2S5与双氰氨的缩合产物是 (PON)x 的含硫类似物, 其效果好于(PON)x[ 15] 。 (PON)x是很好的焦化剂 。用 Fe2O3替换 5%(PON)x可以改善焦化。另一种(PON)x的阻燃模式是当燃烧时在聚合物表面它可得到少量的熔化玻璃。

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