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塑料无卤阻燃剂研究进展邵鸿飞 苏 芳(中国兵器工业第五三研究所,济南 250031) (北京化工大学北方学院,三河 065201) 摘要 综述了无机阻燃剂、有机阻燃剂、硅系阻燃剂、氮系阻燃剂等新型塑料无卤阻燃剂的研究进展及阻燃机理,介绍了无卤阻燃剂的未来发展方向。
关键词 塑料 无卤阻燃剂 研究进展 随着国民经济的发展,塑料制品的应用日趋广泛,在人民生活中的地位越来越重要。
然而绝大多数塑料都容易燃烧,由此带来的火灾隐患已成为全球关注的问题。
阻燃剂是塑料助剂中必不可少的一种,传统的卤系阻燃剂阻燃效率高,但燃烧过程中很多烟雾和腐蚀性气体容易造成二次污染。
而无卤阻燃剂由于具有低烟、低毒等特点,得到了广泛应用。
因此,不论是从环保角度还是从经济发展上考虑,高效无卤阻燃剂都是未来阻燃工业的发展方向。
笔者论述了国内外常用无卤阻燃剂的种类及发展方向。
1 无机阻燃剂1.1 A l (O H )3A l (O H )3是以烧碱分解铝钒土制取的,工业级A l (O H )3经化学处理、洗涤、干燥、机械粉碎及复合后精制而得。
其占整个阻燃剂用量的40%以上[1]。
A l (O H )3具有阻燃、消烟、填充3个功能,因其不挥发,无毒,不产生二次污染,又可与多种物质产生协同阻燃效应,被誉为“无公害阻燃剂”。
其阻燃机理[2]是:①加入A l (O H )3可降低可燃物的浓度;②在250℃左右开始脱水、吸热,抑制聚合物的升温;③分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气的浓度,可阻止燃烧进行;④在可燃物表面生成A l 2O 3,阻止燃烧。
使用A l (O H )3时,与有机聚合物的亲和性较差,界面结合力小,所以高的添加量才能获得适中的阻燃性,通常加入50%以上才能显示很好的阻燃效果[3]。
但同时会降低聚合物的力学性能,不利于聚合物的加工。
解决的方法是:①对粒子进行表面改性,既可用表面活性剂进行涂覆,以获得优良的电性能;又可使用硅烷偶联剂提高其力学强度。
棉用无卤阻燃剂的研究现状以及发展趋势一、棉用无卤阻燃剂的研究现状1. 研究进展近年来，国内外对棉用无卤阻燃剂的研究逐渐增加。
通过文献调研可以发现，棉用无卤阻燃剂的研究主要集中在两个方面：一是无卤阻燃剂的种类和性能研究；二是纺织材料和纺织品中无卤阻燃剂的应用研究。
在无卤阻燃剂的种类和性能研究方面，研究人员主要从无机阻燃剂、有机磷氮阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂等方面进行了大量的实验和研究。
有机磷氮阻燃剂是研究的热点之一，具有良好的阻燃效果和热稳定性，被广泛应用于棉纺织品中。
在纺织材料和纺织品中无卤阻燃剂的应用研究方面，国内外的研究人员通过不同的方法和工艺，将无卤阻燃剂引入到棉纺织品中，以提高其阻燃性能，并且不影响其其他性能和质量。
也有部分研究人员尝试将无卤阻燃剂与其他功能材料结合，以实现多种功能的综合应用。
2. 存在问题尽管棉用无卤阻燃剂的研究取得了一定的进展，但仍然存在一些问题亟待解决。
目前市场上无卤阻燃剂的种类仍然较少，且性能和应用范围有限，不能完全替代传统的溴系阻燃剂。
无卤阻燃剂的研究和生产成本相对较高，导致了其在市场上的竞争力不足。
对于棉用无卤阻燃剂的应用技术和工艺仍需进一步深入研究和完善。
二、棉用无卤阻燃剂的发展趋势1. 技术创新随着环保意识的不断提高和技术水平的不断提升，棉用无卤阻燃剂的研究领域也将迎来新的技术创新。
未来，研究人员将更加关注无卤阻燃剂的绿色环保性能和高效阻燃效果，积极探索新型阻燃机理和新材料的研发，以满足市场需求和环保标准。
2. 多功能应用随着科技的不断发展，未来棉用无卤阻燃剂将不仅仅是单一的阻燃功能，还将具备多种功能的综合应用。
将无卤阻燃剂与抗菌、抗UV、吸湿排汗等功能材料相结合，以实现多功能纺织品的研发和生产，满足不同领域和不同需求的市场需求。
3. 工艺改进未来，随着技术的不断进步和生产工艺的不断改进，棉用无卤阻燃剂的生产成本将逐步降低，进而提升其在市场上的竞争力。
棉用无卤阻燃剂的研究现状以及发展趋势棉用无卤阻燃剂是一种新型的绿色环保材料，其主要作用是在保持棉织物的柔软性和舒适性的同时，提高其阻燃性能。
随着人们对环保材料需求的不断增加，棉用无卤阻燃剂的研发和应用越来越受到人们的关注。
目前，研究棉用无卤阻燃剂的机构和团队越来越多，主要体现在以下几个方面：1. 阻燃剂种类的研究。
无卤阻燃剂可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两类。
目前主要研究方向是在有机阻燃剂领域，尤其是磷系、氮系、硅系有机阻燃剂的研发和性能改进。
2. 阻燃机理的研究。
研究棉用无卤阻燃剂的阻燃机理，有助于深入理解阻燃剂和纤维之间的相互作用关系，进一步提高阻燃性能。
目前主要的研究方法有分析化学、表面力学和热分析等多种手段。
3. 尿素-甲醛树脂阻燃剂的研究。
尿素-甲醛树脂阻燃剂是目前研究的热点工艺之一，其具有较好的阻燃性能。
目前，研究团队正进行尿素-甲醛树脂阻燃剂的改性研究，提高其阻燃性能，并探索其在不同领域的应用。
4. 阻燃剂与材料的匹配。
阻燃剂的选择和材料的匹配很重要，正确的选择可以有效提高材料的阻燃性能。
目前，有研究指出，Sil-Matrix技术可以提高阻燃剂的稳定性和纤维中的分散度，从而提高棉用无卤阻燃剂的阻燃性能。
1. 研究多功能阻燃剂。
除了阻燃功能之外，一些研究团队还在探索多功能阻燃剂，例如具有抗菌、抗氧化、抗紫外线等多种功能的阻燃剂。
2. 探索新型绿色阻燃剂。
随着环保意识的普及，绿色阻燃剂的研究和应用越来越受到人们的关注。
未来，将有更多的绿色阻燃剂出现，其研究和应用将成为棉用无卤阻燃剂的一个重要发展方向。
3. 推广应用。
随着棉用无卤阻燃剂在安全防护、装饰材料等领域中的应用，其市场需求将不断增长。
未来，还将有更广泛的应用领域需要棉用无卤阻燃剂。
棉用无卤阻燃剂的研究现状以及发展趋势棉用无卤阻燃剂是一种在棉纤维制品中添加，能够提高其防火性能的化学物质。
由于常规的棉纤维具有易燃性和易于熔融的特性，因此阻燃处理是必要的。
传统的阻燃剂通常使用含有卤素的化合物，如溴化合物或氯化合物，来改善棉纤维的阻燃性能。
这些卤素化合物被认为对环境和人类健康有害，因而引起了人们对无卤阻燃剂的研究和开发。
目前，无卤阻燃剂的研究已取得了一些进展。
主要的无卤阻燃剂类型包括无卤磷化合物、无卤氮磷化合物、无卤铝磷化合物和无卤硅化合物等。
这些无卤阻燃剂在棉纤维制品中添加后，可以提供良好的阻燃性能，并且减少对环境和人类健康的危害。
无卤磷化合物是目前研究最为广泛的一类无卤阻燃剂。
它们具有良好的阻燃性能和热稳定性，可以有效地抑制棉纤维的燃烧过程。
无卤磷酸酯和无卤磷氨酯是较常见的无卤磷化合物阻燃剂，它们在棉纤维制品中的应用已经得到了广泛研究和应用。
无卤铝磷化合物是一种新兴的无卤阻燃剂。
它们通常由铝和磷元素的化合物组成，具有良好的阻燃性能和热稳定性。
无卤铝磷化合物可以通过生成气体和形成炭层等方式来阻止火焰蔓延。
研究显示，无卤铝磷化合物在棉纤维制品中的应用可以极大地提高其防火性能。
未来，无卤阻燃剂的研究和开发仍面临一些挑战和机遇。
一方面，无卤阻燃剂的综合性能需要进一步提高，尤其是在热稳定性、耐水性和防腐性等方面的表现。
无卤阻燃剂的生产成本较高，需要进一步降低，以提高其在棉纤维制品中的应用。
无卤阻燃剂是一种对环境友好且有效的棉纤维阻燃处理剂，具有广阔的应用前景。
随着对环境和人类健康的要求日益增加，无卤阻燃剂的研究和开发将成为未来的重要方向。
随着技术的不断进步和创新，相信无卤阻燃剂将在棉纤维制品中得到更广泛的应用和推广。
无卤阻燃剂的研究与应用进展胡鑫高分子材料与工程专业0902班学号090103033摘要综述了无卤阻燃剂具有阻燃、安全、无毒、对环境基本无污染等优点，目前已迅速推广。
应用无机金属化合物阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂及氮系阻燃剂等几类新型的无卤阻燃剂的目前研究发展情况，简要介绍了其有关阻燃机理及将来的发展方向。
关键词：无卤阻燃剂阻燃机理阻燃技术应用进展引言高分子材料用途广泛，但几乎所有的高分子材料都易燃烧，一部分高分子材料燃烧时会产生大量的有害气体和烟雾，由此而带来的火灾隐患已成为全球关注的问题。
高分子材料阻燃剂应运而生，溴系阻燃剂是最早使用的一类阻燃剂，由于价廉、阻燃效率高和优异的性价比等特点，在阻燃剂中占主导地位。
当前，卤素阻燃剂仍占主导地位，但其发烟量大，燃烧时释放出卤化氢气体，进而吸水形成具有强腐蚀性的氢卤酸而造成二次公害[1]，欧盟已从2006年7月1日起，在电子产品中停止使用溴系阻燃剂。
基于以上原因，目前科学家和技术人员更多的关注于无卤阻燃剂的研究上，对无卤阻燃剂的研究已成为热点[2-3]。
1 阻燃剂作用机理1.1隔离作用燃烧时，阻燃剂在高分子材料表面形成一层覆盖膜，阻止了热和物质的传递，进而阻止燃烧。
形成覆盖膜的方式有两种：一种是阻燃剂在高温下分解成不挥发的玻璃状致密物质，覆盖在高分子材料的表面，起到隔离作用；另一种是在高温下，阻燃剂的热降解产物促进高分子材料表面迅速脱水炭化，形成炭化层，利用单质炭不产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，达到阻燃的效果。
1.2冷却作用高温时，阻燃剂发生脱水吸热，相变、分解或其他吸热反应，降低了高分子材料表面和燃烧区域的温度，阻止或减缓了高分子材料的热降解，降低了可燃性气体产生量，最终破坏了维持高分子材料持续燃烧的条件，达到阻燃目的。
1.3游离基的捕获作用高分子材料在燃烧过程中产生大量的游离基O·和OH·，促进了气相燃烧反应，如果能够设法消除这些游离基，切断游离基的连锁反应，就可以控制燃烧，从而达到阻燃的目的。
棉用无卤阻燃剂的研究现状以及发展趋势近年来，随着全球阻燃剂市场的不断扩大，对环保无害的阻燃剂的需求也在不断增加。
无卤阻燃剂因其环保性和有效性受到越来越多的关注，成为了阻燃剂领域的研究热点之一。
本文将就棉用无卤阻燃剂的研究现状以及发展趋势进行深入探讨。
1. 棉纺织品的阻燃需求棉纺织品具有柔软、透气和吸湿性等优点，被广泛应用于服装、家居用品和工业用品等领域。
由于棉纤维本身易燃，使得棉纺织品在火灾中容易燃烧，一旦发生火灾将会造成严重的人员伤亡和财产损失。
对棉纺织品进行阻燃处理成为了一项重要的工作。
传统的棉纺织品阻燃剂主要是溴系和阻燃磷系化合物，如溴化烷基菲、五氧化二磷等。
这些化合物在实际应用中存在着一些问题，比如对环境和人体健康造成的危害、阻燃效果不佳以及不易降解等。
研究开发环保无害的棉用无卤阻燃剂愈发显得重要。
3. 棉用无卤阻燃剂的研究进展近年来，国内外的研究机构和企业纷纷投入到了棉用无卤阻燃剂的研究中。
他们通过合成新型的阻燃剂、改性已有的阻燃剂以及开发新的阻燃技术等手段，取得了一系列突破和进展。
有些研究者通过掺杂阻燃填料或者纳米材料的方式来提高棉纺织品的阻燃性能，同时也保持了棉纤维的优良性能。
有些研究者则通过在阻燃剂分子结构中引入吸附剂或者化学反应剂的方式来提高阻燃效果。
这些新型的棉用无卤阻燃剂在阻燃性能、环保性和生产成本等方面都有了明显的优势，受到了广泛的关注和认可。
1. 环保性和健康性随着人们对环保和健康的意识不断提高，环保无害的阻燃剂将成为未来的发展趋势。
棉用无卤阻燃剂因其无毒、无臭、易降解等特点，将更符合日益严格的环保法规和标准，得到更广泛的应用。
2. 高效性和耐久性未来的棉用无卤阻燃剂将更加注重阻燃效果的提升和持久性的保持。
研究者将会着重于提高阻燃剂的耐洗性、耐磨性、耐腐蚀性等性能，以满足棉纺织品在实际使用中的各种需求。
3. 多功能性未来的棉用无卤阻燃剂很可能会具备更多的功能特性，比如抗静电、抗紫外线、抗细菌等。
综述专论邹业成＊申长念摘要：综述了当前国内外聚碳酸酯(PC)及其合金的无卤阻燃体系)的研究开发进展，包括有机硅、芳香族磺酸盐、无卤磷酸酯、膨胀型阻燃剂等几大体系，介绍了其相应的阻燃机理。
关键词：聚碳酸酯无卤阻燃剂中图分类号：TQ314.248文献标识码：A文章编号:T1672-8114(2013)03-015-04(中北大学化工与环境学院，山西太原030051)聚碳酸酯(PC)是一种非晶型的热塑性工程塑料，具有综合均衡的机械、电气及耐热性能：（1）以优异的抗冲击强度和耐蠕变性著称；（2）具有优良的透明性，可见光透过率在90％以上；（3）具有优良的电绝缘性、较高的耐热性和尺寸稳定性；（4）PC 本身具有一定的阻燃性，根据接枝情况的不同，PC 的极限氧指数为21%～24%，UL-94达到V-2级，优于普通塑料，并且能够自熄，属于自熄型工程塑料。
由于PC 具有上述优异的综合性能，因此，PC 本身及其与其他高聚物的共混体(或合金)广泛用于电子、电气、机械、汽车、航天航空、建筑、办公及家庭用品等诸多领域。
虽然PC 具有一定的阻燃性，但是仍难以满足某些应用领域，如电视机、汽车部件、建筑材料等对PC 阻燃性能的要求，因此对PC 阻燃改性势在必行。
目前用于聚碳酸酯中的阻燃体系主要有卤系阻燃剂卤系、磷酸酯系、磺酸盐系、磷-氮系、硼系、有机硅及含溴聚碳酸酯齐聚物等。
由于卤系阻燃剂需要与聚碳酸酯无卤阻燃剂研究进展锑类化合物复配使用而使PC 变得完全不透明，而且卤系阻燃剂在燃烧时产生大量有毒气体，甚至有些卤系阻燃剂燃烧时还会产生致癌物质Dioxin （二噁英）而逐渐被无卤环保型阻燃剂所取代。
PC 的无卤阻燃剂有以下几大类：磷系阻燃剂、芳香磺酸盐系阻燃剂、有机硅系阻燃剂、硼系阻燃剂、无机类阻燃剂、纳米阻燃剂等。
下面介绍其中的几类PC 用无卤阻燃剂的特点，阻燃机理及各自的优缺点。
1阻燃剂的阻燃机理[1]一般阻燃剂的阻燃机理可分为：(1)气相阻燃：阻燃剂受热会分解释放出自由基，抑制在燃烧反应中起链增长作用的自由基；(2)凝聚相阻燃：在固相中中止聚合物的热分解和阻止聚合物释放出可燃性气体；(3)中断热交换：将聚合物产生的热量带走而不反馈到聚合物上，使聚合物不再持续分解。
综 述文章编号:1002-1124(2005)08-0015-03 无卤阻燃剂研究进展马 娟,刘一臣,曹晓光(大庆联谊石化股份有限公司,黑龙江大庆163852) 摘 要:由于无卤阻燃剂有阻燃效果好、低烟、无毒等优点,因此,越来越受到重视。
本文综述了目前常用的聚乙烯、聚丙烯塑料无卤阻燃剂的种类,相关产品及阻燃剂的发展方向。
关键词:聚乙烯、聚丙烯塑料;无卤阻燃剂;研究进展中图分类号:T Q314124+8 文献标识码:AR esearch progress on polyolefin h alogen -free flame retard antM A Juan ,LI U Y i -chen ,C AO X iao -guang(Daqing Lianyi Petro -Chemical C o.,Ltd.,Daqing 163852,China ) Abstract :Because halogen -free flame retardant has many advantages ,such as g ood retardant efficiency ,lowsm oke ,non -pois onous ,it has been welcomed by the w orld.In this paper ,the kinds of halogen -free flame retardant used for PE 、PP ,productions and the development of flame retardant are induced.K ey w ords :PE 、PP plastics ;halogen -free flame retardant ;research progress收稿日期:2005-06-03作者简介:马娟(1975-),女,助理工程师,2001年毕业于齐齐哈尔大学化学工程专业,从事化工生产工作。
随着塑料产量的持续增长,近几年来全球阻燃剂的需求也呈增长趋势。
目前,全球阻燃剂总用量已达105万t ・a -1,今后每年仍将年均4%～5%的速度增长[1],到2005年,阻燃剂在塑料添加剂市场的占有率也将由2000年的17%增至19%。
阻燃市场前景广阔,目前用于防止塑料燃烧的主要方法是向其中添加卤系阻燃剂,这类阻燃剂阻燃效果很好,但在阻燃过程中会放出大量含有毒气体的黑烟,据统计,火灾中烧灼致死的人数仅占15%,而85%的人是死于毒烟导致的窒息[2]。
如果到2006年7月15日,中国还不能解决电视、冰箱、洗衣机等外壳高分子材料中的含卤阻燃剂问题,那么,欧盟将停止进口中国相关产品,这是去年3月15日,欧盟针对高分子材料含卤阻燃剂问题,向中国发出的贸易通牒。
由此,我国每年将损失2500亿元的相关产品的出口收入。
而无卤阻燃剂有低烟、无毒的优点,因此,不管是从发展经济上考虑,还是从安全方面考虑,高效的无卤阻燃剂是阻燃工业发展的方向。
一般无卤阻燃剂可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。
1 无机阻燃剂1.1 Al(OH )3Al (OH )3即三水合氧化铝,简称ATH ,其用量占阻燃剂使用总量的40%以上[3]。
ATH 本身具有阻燃、消烟、填充3种功能,因其不挥发,无毒,又可与多种物质产生协同阻燃作用,被誉为无公害无机阻燃剂。
但是,ATH 在使用时有添加量大的缺点,通常需加入50%以上才能显示很好的阻燃效果[4],为克服这一缺点可采用的方法是:改进造粒技术,向超细化方向发展,而且粒度分布变窄;改进包覆技术,以改善其在聚合物中的分散性;用大分子键合方式处理ATH 。
ATH 中水的理论含量达34.6%,在受热时分解生成水和Al 2O 3。
ATH 的阻燃机理是:向聚合物中添加ATH ,降低了可燃聚合物的浓度;在250℃左右开始脱水吸热,抑制聚合物的升温;分解生成的水蒸汽稀释了可燃气体和氧气的浓度,可阻止燃烧进行;在可燃物表面生成Al 2O 3,阻止燃烧。
1.2 Mg (OH )2Mg (OH )2是目前发展较快的一种添加型阻燃剂,低烟、无毒,能中和燃烧过程中的酸性、腐蚀性气体,所以,又是一种环保型绿色阻燃剂[5]。
其阻燃机理与Al (OH )3相似.与Al (OH )3(为250℃)相比,Mg (OH )2的分解温度更高为350～400℃,可用于加工温度高于250℃的工程塑料的阻燃,且还有促进聚合物成炭的作用,但要达到一定的阻燃效果,添加量需在50%以上,对材料的性能影响很大。
为减少聚合物中Mg (OH )2添加量,一种办法是将Mg (OH )2颗粒细微化,另一种办法是采用包覆技术对Mg (OH )2表面改性,来提高其与聚合物的相容性。
Sum 119N o 18 化学工程师Chemical Engineer 2005年8月1.3 红磷红磷是一种优良的阻燃剂,阻燃机理为:受热分解,形成具有极强脱水性的偏磷酸,从而使燃烧的聚合物表面炭化,炭化层一方面可减少可燃气体的放出,另一方面还具有吸热作用;另外,红磷与氧形成PO・自由基进入气相后,可捕捉大量H・、H O・自由基。
但在使用时,存在以下问题:易燃,易爆炸,与空气长期接触会放出剧毒PH3气体;本身为红色,易使制品着色;容易吸水,与聚合物兼容性差。
红磷阻燃剂发展的趋势是对表面包覆处理,按包覆红磷的材料可分为3种:无机包覆法,无机材料通常为Al (OH)3、Mg(OH)2、Zn(OH)2;有机包覆法,目前,采用热固型树脂界面聚合和原位聚合的方法包覆红磷;无机———有机包覆法是在无机包覆红磷的基础上用合适的高分子材料再进行包覆,一般选Al(OH)3、Zn (OH)2为无机层,酚醛树脂、环氧树脂为有机层。
1.4 可膨胀石墨可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃剂,它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理,然后水洗、过滤、干燥后在900～1000℃下膨化制得。
可膨胀石墨膨胀的初始温度为220℃左右,一般在220℃开始轻微膨胀,230～280℃迅速膨胀,之后体积可达原来的100多倍,甚至280倍[6]。
可膨胀石墨在阻燃过程中起到以下作用:在高聚物表面形成坚韧的炭层,将可燃物与热源隔开;膨胀过程中,大量吸热,降低了体系的温度;膨胀过程中,释放夹层中的酸根离子,促进脱水碳化,并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应。
可膨胀石墨与磷化合物、金属氧化物复合使用,能产生协调作用,加入很少量就能达到阻燃目的。
1.5 聚磷酸铵聚磷酸铵(简称APP)是良好的无机阻燃剂,为白色粉末,分解温度大于256℃,聚合度在10～20之间为水溶性的,聚合度大于20难溶于水。
APP比有机阻燃剂价廉,毒性低,热稳定性好,可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。
高温下,APP迅速分解成氨气和聚磷酸,氨气可以稀释气相中的氧气浓度,从而起阻止燃烧的作用。
聚磷酸是强脱水剂,可使聚合物脱水炭化形成炭层,隔绝聚合物与氧气的接触,在固相起阻止燃烧的作用。
2 有机阻燃剂2.1 磷系阻燃剂磷系阻燃剂是阻燃剂中最重要的一种,磷系阻燃剂的阻燃机理为:一方面阻燃剂受热分解产生磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸,这些含磷酸具有强烈的脱水性,可使聚合物表面脱水炭化,而单质碳不能发生产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧,所以,具有阻燃作用;另一方面阻燃剂受热产生PO・自由基,可大量吸收H・、H O・自由基,从而中断燃烧反应。
用于聚烯烃的磷系阻燃剂主要有磷酸酯、膦酸酯、氧化膦等。
2.1.1 磷酸酯 磷酸酯阻燃剂属于添加型阻燃剂。
由于其资源丰富,价格便宜,应用十分广泛。
磷酸酯是由相应的醇或酚与三氯化磷反应然后水解制得。
市场上已开发成功并大量使用的磷酸酯阻燃剂有:磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三异丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯等。
磷酸酯的品种多,用途广,但大多数磷酸酯产品为液态,耐热性较差,且挥发性很大,与聚合物的相容性不太理想。
为此,国内外开发出了一批新型磷酸酯阻燃剂,如美国的G reat Lake公司开发的三(1-氧代-1 -磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯(简称Trimer,结构式见1),及1-氧-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2,2,2]辛烷(简称PEPA,结构式见式2)[7]。
Trimer的特点是结构对称,磷的含量达21.2%, PEPA的含磷量为17.2。
这两种磷酸酯阻燃剂为白色粉末,热稳定性非常好,且与聚合物有很好的相容性。
2.1.2 膦酸酯 膦酸酯阻燃剂是很有发展前途的阻燃剂,由于膦酸酯分子中存在C-P键,其稳定性很好,有非常好的耐水性、耐溶剂性。
国外的膦酸酯产品有Ciba-G eigy公司研制的Pyrovatex[8]为N-羟甲基丙酰胺类甲基膦酸酯,M obil公司研制的An2 tiblaze19[9]为环中膦酸酯。
国内也对膦酸酯进行了研究,合成出的膦酸酯有N,N-对苯二胺基(2-羟基)二苄基膦酸四乙酯[10],甲基膦酸二甲酯[11]。
其中甲基膦酸二甲酯(简称DM MP)是近年开发出来的一种添加型阻燃剂。
DM MP是以亚膦酸三甲酯为原料,在催化剂作用下发生异构化反应,经过分子重排制得。
DM MP 最显著的特点是含磷量高达25%,阻燃效果非常好,添加量为常用阻燃剂的一半时就能发挥同样的功效。
2.1.3 氧化膦 氧化膦是一种特别稳定的有机磷化合物,所得的阻燃材料色泽好,机械性能强。
其产品有R oberston在1990年合成的环状氧化二膦阻燃剂[12],是一种反应型阻燃剂,但Cyanamid Canada公司将这种阻燃剂用在聚丙烯中作为添加型阻燃剂,61马 娟等:无卤阻燃剂研究进展 2005年第8期这种阻燃剂的特点是含有多个羟基。
2.2 氮系阻燃剂氮系阻燃剂有挥发性极小、无毒、与聚合物相容性好、分解温度高,适合加工的优点,成为很受欢迎的一类阻燃剂。
其阻燃机理为:受热放出C O2、NH3、N2、H2O气体,降低了空气中氧和高聚物受热分解时产生的可燃气体浓度;生成的不燃性气体,带走了一部分热量降低了聚合物表面的温度;生成的N2能捕获自由基,抑制高聚物的连锁反应,从而阻止燃烧。
最常用的氮系有机阻燃剂是三聚氰胺,三聚氰胺单独使用效果并不太好,需和其它阻燃剂复合使用,最常见的是和聚磷酸胺、季戊四醇复配使用。
另外,国内外先后合成了一些新型的氮系阻燃剂,如美国和日本在上个世纪70年代开发出的MC A[13],是用三聚氰胺和氰尿酸反应制得的;国内的学者如张培成、刘军、鲁建等人以三聚氯氰为原料,分别选取不同的有机胺、醇胺作取代试剂合成出一系列的三嗪衍生物并用于阻燃实验。
2.3 膨胀型阻燃剂(IFR)IFR是以C、N、P为核心成分的一类阻燃剂。
