磷系阻燃劑是一類高效、穩定、使用領域廣泛的阻燃劑，備受研究者關注，已經在合成和應用等方面取得了顯著成就。

       下面小編將對磷系阻燃劑的分類、應用方法及示例作簡單介紹。

一、磷系阻燃劑的分類及特點

       磷系阻燃劑按使用方法可分為反應型阻燃劑和添加型阻燃劑。添加型阻燃劑使用方式便捷并且應用領域廣泛，反應型阻燃劑相容性好、阻燃效果穩定，廣受人們青睞。

       根據磷系阻燃劑的性質及組成，可分為無機阻燃劑和有機阻燃劑，其中無機阻燃劑包括紅磷、聚磷酸銨（APP）等，有機阻燃劑大多數是磷酸酯、膦酸酯、氧化膦、亞膦酸酯等，并且有機阻燃劑種類及衍生物較多。

       磷系阻燃劑的分類及特點如表1所示。

 

二、磷系阻燃劑的應用方法

       磷系阻燃劑在常見塑料中應用領域廣泛，除了單獨添加無機阻燃劑或有機阻燃劑外，有時將有機／無機阻燃劑以不同比例復配使用，或與含其它元素阻燃劑協同作用形成穩定的炭層結構，磷系阻燃劑在塑料中應用的主要方法如表2所示。

 

三、磷系阻燃劑在常用塑料中的應用示例

       1 、在PP中的應用

       PP的物理性能在其應用領域發揮充分能力，但其LOI僅在17.5%左右，極易燃燒，并且燃燒速度快。PP材料在應用領域的價值受其阻燃性能和物理性能同時影響。近年來，PP阻燃微膠囊化、表面改性處理成為了PP材料阻燃基本趨勢。

       示例一：將通過硅烷偶聯劑（KH-550）、硅樹脂乙醇溶液改性處理的聚磷酸銨（APP）應用于PP材料。當改性APP的質量分數為22%時，材料的LOI提高到30.5%，同時力學性能也能達到要求而且優異于未改性APP阻燃的PP材料。

       示例二：將APP填充于由三聚氰胺（MEL）、羥基硅油、甲醛樹脂殼通過原位聚合方法制備的微膠囊中，然后以該微膠囊復配季戊四醇，將其應用于PP材料的阻燃。該材料的阻燃效果較佳，其LOI為32%，垂直燃燒測試達到UL 94 V-0級。經過溫水浸泡處理，復合材料依然具有良好的阻燃及力學性能。

       示例三：將氫氧化鋁（ATH）包覆改性APP，并將改性后的APP與雙季戊四醇復配，以質量比2.5／1應用于PP材料中。當阻燃劑總質量分數為25% 時，LOI為31.8%，阻燃等級同時也達到了V-0級，熱釋放速率峰值明顯下降。

2 、在PS的中應用

       PS有著易燃性并且離開火源后可繼續燃燒。為解決其燃燒放熱量大、傳播速度快等諸多問題，無鹵磷系阻燃劑在PS阻燃應用中也擔當起重要角色，通常PS的阻燃方法有包覆法、浸漬法、刷涂法和聚合階段阻燃法。

       示例一：通過溶膠-凝膠方法將N-β-（氨基乙基）-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和磷酸合成用于可發性PS的含磷阻燃粘合劑，通過涂覆阻燃法制備阻燃PS泡沫。當溫度達到700℃以上時，阻燃粘合劑制備的PS泡沫可形成超過49% 的炭層。

       國內外的專家學者們通常將一些含磷阻燃結構引入乙烯基類化合物或丙烯酸類化合物中，再與苯乙烯發生共聚，成功制備出新型含磷苯乙烯共聚物。研究結果表明，相比純PS，含磷阻燃苯乙烯共聚物的LOI及殘炭量明顯提高。這說明含磷苯乙烯共聚物的熱性能及阻燃性能更優異于純PS。

       示例二：通過接枝共聚將端乙烯基低聚磷酸酯雜化大單體（VOPP）接枝到PS的分子主鏈中，接枝共聚物通過固相阻燃機理發揮阻燃性能。隨VOPP含量增加，LOI上升，熱釋放速率峰值及總熱釋放量降低，熔滴滴落現象消失，阻燃效果明顯提高。

       另外，也可通過無機磷系阻燃劑的官能團與石墨、氮系阻燃劑進行化學連接，然后用于阻燃PS。還可通過包覆法刷涂法將磷系阻燃劑應用于PS的阻燃，材料的LOI及殘炭量均大大提高。

3 、在PUR中的應用

       PUR極其易燃，LOI僅為17% 左右，并且燃燒時出現大量的煙塵，常伴刺鼻性氣味。由此將PUR材料進行阻燃改性后可以在更多的領域環境下發揮其應用性能，磷系阻燃劑對其應用效果顯著。

       示例一：通過三羥甲基氧磷（THPO）和環氧丙烷（PO）合成一種含磷阻燃型多元醇，將其應用于阻燃型硬質PUR泡沫塑料中。結果發現，僅用THPO制備的硬質PUR的LOI可達25.6%，阻燃效果明顯提高，并且隨著含磷量的增加，羥值、黏度等均有所增加。

       示例二：以親油性二元醇、聚醚多元醇、三乙烯二胺、有機磷阻燃劑10-（2，5-二羥基苯基）-10-氫-9- 氧雜-10-膦雜菲-10-氧化物（DOPO-HQ）、甲苯二異氰酸（TDI）等為原料制備阻燃型PUR 泡沫。隨著阻燃劑DOPO-HQ 的質量分數由0% 增加到12%，其LOI 由18.2% 升高到27%。

       示例三： 將新型有機磷系阻燃劑9，10-二氫-9-氧雜-10-［N，N- 二（羥乙基）氨甲基］-10-膦雜菲-10-氧化物（DAM-DOPO）與APP 復配制備PUR 泡沫。隨著DAM-DOPO／APP中APP用量的增加，PUR泡孔結構平整、致密，當DAM-DOPO／APP質量比為1／4時，其LOI升高到24%，殘炭量達到12.6%。

4 、在PA中的應用

       PA極為易燃，其在燃燒過程中產生大量煙氣。由于PA多應用于電子器件及設備中，導致火災后果尤為嚴重。在阻燃過程中，由于其內部主鏈中含有酰胺結構，使其阻燃方法廣泛，添加型與反應型阻燃劑在PA中的應用均起到了可觀的效果。在阻燃PA中，烷基次膦酸鹽類阻燃劑應用范圍最廣。

       示例一：將異丁基次磷酸鋁（A-MBPa）添加到PA6基體中制備復合材料。阻燃測試過程中異丁基次磷酸鋁阻燃劑先于PA6分解，形成了致密的炭層并且穩定地保護了PA6，材料LOI達到了26.4%，并阻燃等級達到了V-0級。

       示例二：在己二胺與己二酸聚合過程中，加入質量分數3%的阻燃劑雙（2-羧乙基）甲基氧化膦（CEMPO），制備阻燃型PA66塑料。研究顯示阻燃PA66比普通PA66具有更好的阻燃性能，LOI有一定的提升。通過對炭層形貌分析發現，由于阻PA66炭層表面存在致密的炭層，炭層中存在的一些大小不一的孔洞隔絕熱量及氣體的傳遞，使其發揮出明顯的阻燃性能。

 

轉自—工程塑料應用

< 返回 >