下载文档原格式
膨胀型阻燃剂的阻燃机理
膨胀型阻燃剂是一种常用于聚合物材料中的阻燃添加剂，其阻燃机理主要涉及以下几个方面：
膨胀作用：
膨胀型阻燃剂在受热条件下会发生膨胀反应，产生大量气体。
这些气体可以隔离氧气，降低聚合物与火源之间的接触，减少燃烧反应的发生。
热分解作用：
膨胀型阻燃剂在高温下会发生热分解反应，产生具有阻燃效果的气体和炭化物。
这些产物可以在燃烧过程中吸收热量，降低燃烧反应的温度，减缓火势的蔓延。
碱金属盐的催化作用：
膨胀型阻燃剂中通常含有碱金属盐，如氢氧化铝、磷酸铵等。
这些盐类在高温下可以催化燃烧反应中的焦炭生成，形成炭化层，隔离燃烧反应，起到阻燃的作用。
充填作用：
膨胀型阻燃剂可以作为填料填充在聚合物材料中，增加材料的密度，降低热传导和气体扩散速度。
这种充填作用可以有效减缓燃烧反应的传播速度。
综合上述机理，膨胀型阻燃剂通过膨胀作用、热分解作用、碱金属盐的催化作用和充填作用等多种方式，协同作用来减缓燃烧反应的发展和蔓延，提供阻燃保护。
这种阻燃机理有助于降低聚合物材料的燃烧速率和火灾危险性，提高材料的阻燃性能。
阻燃剂的分类介绍概述阻燃剂是一种化学物质，可以减少或防止材料燃烧，从而提高材料的耐火性能。
在工业生产中，阻燃剂经常被添加到各种材料中，如塑料、橡胶、合成材料等。
阻燃剂根据其化学组成和功能进行分类，在此，本文将介绍几种常见的阻燃剂类型。
磷系阻燃剂磷系阻燃剂是目前最为广泛使用的阻燃剂之一。
它包括有机磷系和无机磷系两类。
有机磷系阻燃剂是指含有磷元素的有机化合物，它们可以通过与物质中的氧、氮、热敏物质等相互作用，发挥阻燃作用。
无机磷系阻燃剂则指含有磷元素的无机化合物，主要用于纤维类材料中，在高温下，它们会分解产生氧化磷酸氢和磷酸酯，从而起到阻燃作用。
溴系阻燃剂溴系阻燃剂是一种广泛使用的阻燃剂，它可以通过吸收和捕获反应物，从而抑制气相反应或延缓燃烧速度。
溴系阻燃剂可以通过加强反应物的相互作用、增加分解温度等方式发挥阻燃作用。
溴系阻燃剂将溴元素引入材料中，可以大幅提高材料的耐火性能，但也可能带来其他环保问题。
氮系阻燃剂氮系阻燃剂是一种较新的阻燃剂，其作用机制主要是在燃烧时通过吸收、消耗和稀释火焰中的自由基，从而有效地抑制燃烧。
氮系阻燃剂包括大量的氮的含化合物，如氮磷系、氮硅系等。
与传统阻燃剂相比，氮系阻燃剂无溴、无磷，对环境的影响更小。
铝系阻燃剂铝系阻燃剂是一种常见的无机阻燃剂，其作用机理是通过在物质表面形成氧化铝膜，从而阻止燃烧反应的发生。
铝系阻燃剂常用于密封材料和结构材料等领域，可以显著提高材料的耐火性能和抗氧化性能。
其他阻燃剂除了上述几种常见的阻燃剂类型，还有一些其他的阻燃剂。
例如，硅酸盐阻燃剂是一种无机阻燃剂，可以通过形成防止材料燃烧的化学反应来发挥阻燃作用；膨胀型阻燃剂则可以通过在燃烧时释放出大量非燃性气体来遏制燃烧。
综上所述，不同种类的阻燃剂具有不同的作用机理和适用范围，工业生产中需要根据具体情况选择合适的阻燃剂，并考虑对环境的影响。
卤素阻燃剂虽然具有高阻燃性，但存在环境污染及毒性等问题，而磷系阻燃剂除对苯乙烯和聚烯烃等几大类聚合物外是非常有效的阻燃剂，而且二次污染小，所以该阻燃剂受到人们的关注。
含磷化合物可作为热塑性塑料、热固性塑料、织物、纸张、涂料和胶粘剂等的阻燃剂。
此类阻燃剂包括红磷、水溶性的无机磷酸盐类、不溶性的聚磷酸铵、有机磷酸酯和膦酸酯类、氧化膦类、氢弹烃基磷酸酯类和溴芳烃基磷酸酯类。
磷酸铵类磷酸一铵（MAP）和磷酸二铵（DAP）仍是纤维与织物、无纺织物、纸张、木材等多种纤维素的有效阻燃剂。
它们能形成磷酸，使纤维素羟基酯化，所生成的纤维素分解成炭，改变了热降解历程，从而达到阻燃的目的。
它们易溶于水，故其阻燃性不能持久。
它是目前膨胀型阻燃剂主要成分之一。
红磷红磷作为阻燃剂，可用于含氧聚合物，例如PC，PET，PBT，PPE，其作为尼龙部件的阻燃剂在欧洲用得较多。
由于红磷会与大气中的水反应生成有毒的磷化氢，因此工业产品需要做稳定化处理和包覆。
三羟基磷（膦）酸酯三羟基磷（膦）酸酯作为不饱和聚酯高度填充（如氢化铝、碳酸钙）时的稀释剂。
它在卤化聚酯中也作为协效剂，不如氧化锑有效，但加工性好。
不易挥发的三羟基磷酸酯有三丁基磷酸酯、三辛基磷酸酯和三丁氧基乙基的磷酸酯。
二甲基磷酸甲酯含磷量高达25%，是有效的阻燃剂。
它的高挥发性限制了应用。
适用于聚氨酯硬泡，高填的热固性树脂。
在高填充的热固性树脂中也作为黏度稀释剂。
二乙基磷酸乙酯在氨基甲酸乙酯有发泡剂和催化剂的条件下比较稳定。
芳基磷酸酯类芳基磷酸酯类在工业中主要用于PVC和乙酸纤维素的不燃性增塑剂和作为工程塑料如PPE，PC/ABS合金的非卤阻燃剂。
烷基化磷酸三苯酯芳基磷酸酯类都是液体，烷基化产物是用合成的异丙基葳酚或异丁基苯酚制成的。
制法是先使苯酚烷基化，然后再同磷酰氯反应。
因此烷基化三芳基磷酸酯是一混合物。
其中磷酸三丁苯酯的抗氧化性能较好，但增塑性较差。
磷酸甲三基二苯酯是PVC很有效的阻燃剂。
膨胀型阻燃剂膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑作为协效剂，该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，故称为膨胀型阻燃剂，它是一类高效低毒的环保型阻燃剂。
20世纪90年代后，膨胀型阻燃剂的研究逐渐开始活跃，它被公认为是实现阻燃剂无卤化的有效途径之一，其在纺织品的阻燃整理中也极具潜力。
基本要素：膨胀型阻燃剂有三个基本要素。
即酸源、炭源和气源。
酸源又称脱水剂或炭化促进剂，一般是无机酸或燃烧中能原位生成酸的化合物，如磷酸、硼酸、硫酸和磷酸酯等；炭源也叫成炭剂，它是形成泡沫炭化层的基础，主要是一些含碳量高的多羟基化合物，如淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛树脂等；气源也叫发泡源，是含氮化合物，如尿素、三聚氰胺、聚酰胺等。
三组分中，酸源最为主要，比例最大，且阻燃元素含于酸源中，所以酸源是真正意义上的阻燃剂，碳源和发泡剂则是协效剂。
阻燃机理：IFR的阻燃作用主要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭层，它是一个多相系统，含有固体和液体和气态产物。
炭层阻燃性质主要体现在：使热难于穿透凝聚相，阻止氧气进入燃烧区域，阻止降解生成的气态或液态产物溢出材料表面。
焦碳层形成过程为：在150℃左右，酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸；在稍高的温度下，酸与碳源进行酯化反应，而体系中的胺基则作为酯化反应的催化剂，加速反应；体系在酯化反应前和酯化过程中熔融，反应过程中产生的不燃性气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡，与此同时，多元醇和酯脱水碳化，形成无机物及碳残余物，体系进一步发泡；反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。
应用及发展方向：膨胀型阻燃剂应用于纤维和织物主要通过两种方式，一是将阻燃剂配制成整理液，通过涂布等方式整理到织物表面，天然纤维大多采用此方法；二是将膨胀型阻燃剂作为一种共聚单体加入到聚合物中，大多用于合成纤维的阻燃。
合成一种具酸源、炭源和气源三位一体的膨胀型阻燃剂是当今阻燃研究的一个热点。
磷系阻燃剂1. 简介磷系阻燃剂是一种能够在高温条件下阻止火焰传播的化学物质，常用于塑料、橡胶、纺织品等材料中，以提高其防火性能。
磷系阻燃剂通常包含磷元素，通过与燃烧产物反应或降低燃烧过程中的温度来实现阻燃效果。
2. 分类磷系阻燃剂可以按照不同的分类标准进行分类，常见的分类方式有以下几种：2.1 按照化学结构分类根据磷系阻燃剂的化学结构，可以将其分为以下几类：•有机磷系阻燃剂：包括有机磷酸酯、有机磷酸盐等，常用于塑料和橡胶中；•纳米磷系阻燃剂：由纳米级磷化合物组成，具有较高的表面积和反应活性；•无机磷系阻燃剂：包括氧化磷、磷化铝等，主要用于玻璃纤维增强塑料和橡胶中。
2.2 按照阻燃机理分类根据磷系阻燃剂的阻燃机理，可以将其分为以下几类：•炭化型磷系阻燃剂：在高温下，磷系阻燃剂能够与燃料体系中的炭化产物反应生成一层稳定的炭化层，从而隔离氧源，抑制火焰的蔓延；•气相作用型磷系阻燃剂：通过释放出有害气体或生成无燃料性的气体，稀释燃烧区域内的氧气浓度，降低火势；•非熔融型磷系阻燃剂：在高温下，磷系阻燃剂形成焦磷酸盐或类似产物，这些产物会与材料表面形成一层磷化物层，起到隔热效果；•交联阻燃型磷系阻燃剂：磷系阻燃剂能够通过与聚合物分子发生交联反应，增加材料的热稳定性和阻燃性能。
3. 应用磷系阻燃剂广泛应用于各个领域，其中一些典型的应用包括：3.1 建筑材料磷系阻燃剂常用于建筑材料中，以提高其火灾安全性能。
例如，在建筑保温材料中添加磷系阻燃剂可以有效延缓火势发展并降低火灾损失。
3.2 电子电器电子电器行业是磷系阻燃剂的重要应用领域之一。
在电路板、电线电缆、电子元件等产品中，添加磷系阻燃剂可以增加其防火性能，从而提高产品的安全性。
3.3 汽车工业在汽车工业中，磷系阻燃剂被广泛用于汽车内饰材料以及电动汽车的电池包隔热材料中。
这些材料在高温条件下能够保持较好的防火性能，确保车内人员的安全。
3.4 纺织品纺织品中添加磷系阻燃剂可以提高其阻燃性能，减少火灾事故发生的可能性。
无机磷系阻燃剂来源:世界化工网全文请访问:/睡过站了在着了阻燃剂中磷酸铵已得到应用,磷酸氢二胺和磷酸二氢铵因为易溶于水而使应用受到限制,而磷酸铵水溶性小,热稳定性也较正磷酸铵高,所以它的应用越来越广泛。
赤磷也是一种很有用的阻燃剂。
表4-13列出了无机磷酸盐的应用情况。
一、聚磷酸铵聚磷酸铵（简称APP）是美国孟山公司开发的一种优良的阻燃剂，有水溶性和水难溶性两种。
短链APP（聚合度n=10~20）为水溶性，长链APP（n>20）为水难溶性。
聚磷酸铵含磷量大，含氮量高，热稳定性好，吸湿性小，分散性好，毒性低，被大量用于膨胀型防潮，阻燃涂料和木材，纸张的阻燃剂。
国内上海无机化工研究所，程度化工研究所曾作过广泛研究并投入工业生产。
1、聚磷酸铵的生产方法聚磷酸铵按其使用的原料不同可以有各种不同制法：①正磷酸以氨高温中和制取磷酸铵。
②聚磷酸氨化法③以其他P2O5，NH3和水蒸气气相反应啊。
④以磷酸氢二铵和五氧化二磷为基本原料在过量氨存在下进行高温聚合反应。
（NH4）2HPO4+1/2P4O10+NH3→3/n（NH4PO3）n 该反应时在配有混合器，搅拌器，研磨器以及电热器的特质金属密闭反应器中进行的。
主要操作条件是：磷酸氢二铵和五氧化二磷按一定物质的量比加入反应器中混合，研磨，升温至280~300℃之间，通入氨气，且保持一定的氨气压力，反应进行1.5~2h，可制得平均聚合度大于20的白色粉状物，冷却后过筛得长链聚磷酸铵阻燃剂产品，收率接近100%。
此法的优点是，采用五氧化二磷作缩合剂合成长链聚磷酸铵，工艺路线短，操作简便，无大量废气排出，产品质量好，采用单一反应器，适当改变反应温度和事件，可得到平均聚合度不同的产品，以满足各种用户的需要。
2、聚磷酸铵的性质水难溶性聚磷酸铵通式（NH4）n+2PnO3n+13、聚磷酸铵的应用聚磷酸铵比重小，分散性好，可以单独使用或与其他阻燃剂复合广泛作为添加型阻燃剂。
