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磷系阻燃劑的阻燃機理
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-10-11 11:42:01 |
磷系阻燃劑的阻燃機理主要是形成隔離膜來達到阻燃效果，形成隔離膜的方式有2種。
磷系阻燃劑的阻燃機理(1)利用阻燃劑的熱降解產(chǎn)物促使聚合物表面迅速脫水而炭化，進而形成炭化層。由于單質(zhì)碳不進行產(chǎn)生火焰的蒸發(fā)燃燒和分解燃燒，因此，具有阻燃保護作用。磷系阻燃劑對含氧聚合物的阻燃作用就是通過這種方式實現(xiàn)的。其原因是含磷化合物熱分解得到的最終產(chǎn)物是聚偏磷酸，而它是強脫水劑。
磷系阻燃劑的阻燃機理(2)磷系阻燃劑在燃燒溫度下分解生成不揮發(fā)的玻璃狀物質(zhì)，它包覆在聚合物的表面，這種致密的保護層起隔離層的作用。
磷系阻燃劑根據(jù)磷系阻燃劑的組成和結(jié)構(gòu)，可以分為無機磷系阻燃劑和有機磷系阻燃劑兩大類。無機磷系阻燃劑包括紅磷、磷酸銨鹽和聚磷酸銨等。有機磷系阻燃劑包括磷酸酯、亞磷酸酯、膦酸酯和鱗鹽等。下述闡述一下幾種常用磷系阻燃劑的特點。
無機阻燃劑歷史悠久，主要是紅磷、聚磷酸銨(APP)、磷酸二氫銨等磷酸鹽，受熱分解出磷酸、偏磷酸和H2O等，并促進成炭覆于基材的表面起到阻燃的效果。應(yīng)用于PVC、尼龍環(huán)氧樹脂、聚酯和聚酰胺等，尤其是對后兩類更為普遍。作為一種老牌阻燃劑，其無鹵、低毒、穩(wěn)定、效果持久等優(yōu)勢，使其在無機阻燃劑中占有很重的地位。1963年，由德國拜耳公司推出紅磷阻燃劑以來，一直在研究塑料阻燃劑用紅磷的穩(wěn)定方法。
紅磷是一種性能優(yōu)良的阻燃劑，具有高效、抑煙、低毒的阻燃效果，紅磷在400℃受熱分解，，解聚形成白磷，白磷在水汽存在下被氧化成粘性的磷的含氧酸，這類酸即覆蓋于被阻燃材料表面，又促使材料表面加速脫水炭化，形成炭層。液膜和炭層可起到蓄熱、阻止氣體交換的作用，保護下層不再被繼續(xù)氧化，起到阻燃作用。但是在實際應(yīng)用中易吸潮、氧化、并放出劇毒氣體，粉塵易爆炸，而其呈深紅色，在與樹脂混煉、模塑等加工操作過程中存在著火危險，且與樹脂相容性差，不宜分散均勻，導致基材物理性能下降。為了克服這些缺點，紅磷顆粒的表面改性處理成為重要研究課題之一。
磷酸三苯酯tpp具有良好的透明性、柔軟性以及抗菌性，具有耐水、耐油、電絕緣性好和相容性好的優(yōu)點。磷酸三苯酯tpp用途主要用于纖維素樹脂、乙烯基樹脂、天然橡膠和合成橡膠的阻燃增塑劑,也可用于三乙酸甘油酯薄酯和軟片、硬質(zhì)聚氨酯泡沫、酚醛樹脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。
在我國，由于紅磷作為阻燃劑未廣泛使用，故國內(nèi)研制開發(fā)較少。但鑒于它有著廣泛的市場前景，應(yīng)引起注意和重視。由于微膠囊能保護物質(zhì)免受環(huán)境影響，改變物質(zhì)質(zhì)量、狀態(tài)或表面性能，隔離活性成分，降低揮發(fā)性和毒性等多種作用，所以將該技術(shù)應(yīng)用于無機阻燃劑，就可以防止無機阻燃劑遷移、提高阻燃效果、改善熱穩(wěn)定性等。
目前，微膠囊技術(shù)在無機阻燃劑中的工業(yè)化應(yīng)用主要是微膠囊化紅磷，經(jīng)包覆處理的紅磷具有低煙、低毒、無鹵、相容性好、物化性能優(yōu)良等特點。李玉榮等研制出了一種無機和有機雙層包覆紅磷(即IO紅磷)，作為礦井用阻燃抗靜電橡膠和像塑導風筒，以及礦用阻燃聚乙烯塑料棚網(wǎng)，均表現(xiàn)出良好的阻燃效果，同時，減少了鹵系阻燃劑和Sb2O3的用量，降低了阻燃制品燃燒時產(chǎn)生的有害氣體。目前商品化的品種有：ClariantWC公司的ExolitRP，Albright&Wilson公司的AMGARD和AMGARDCPC系列，AmgardCRP和AmgardGHT系列，日本的RINKA系列等。
另外紅磷具有抑煙效果，可以尋找合適的消煙劑與之進行復配，火災(zāi)中抑煙比防火更重要，促進發(fā)展消煙技術(shù)。
聚磷酸銨(APP)是一種性能良好的無機磷阻燃劑，是目前磷系阻燃劑比較活躍的研究領(lǐng)域。APP的P-N阻燃元素含量高、熱穩(wěn)定性好，產(chǎn)品近乎于中性；另外價廉、毒性低、阻燃性能持久，可單獨或與其它阻燃劑復合用于塑料的阻燃。另外，聚磷酸是強脫水劑，可使聚合物脫水炭化形成炭層，隔絕聚合物與氧氣的接觸，在固相起阻止燃燒的作用。
APP是聚烯烴、鋼結(jié)構(gòu)保護涂層、膠粘水泥、密封料、PU泡沫、酚醛和用于復合材料、織物、紙張和木材的不飽和聚酯和環(huán)氧樹脂的良好的阻燃劑，要更高熱穩(wěn)定性則需要用有機磷酸酯。
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