有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点,是现如今环保阻燃剂的发展方向,具有很好的发展前景。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐,还有磷杂环化合物及聚合物磷(膦)酸酯等,但应用最广的是磷酸酯和膦酸酯,磷系阻燃剂的研究,发展方兴未艾,每年报道很多,主要集中在后面两种。有机次膦酸金属盐作为一种新兴的阻燃剂备受关注。
磷添加剂的作用机理,是阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解,另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。
(一)磷系阻燃剂基本知识:
有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酯(TPP)、磷酸甲苯二苯酯(CDP)、异丙基化磷酸三苯酯(IPPP)等。磷酸酯类阻燃剂的特点是具有阻燃与增塑双重功能。磷系阻燃剂主要产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。
其用量也在增加。磷系阻燃剂因其热稳定性好、不挥发。不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。
磷系阻燃剂中有机磷系品种大多是油状,在高聚物加工过程中不易添加,一般在聚氨酯泡沫、软PVC、变压器油、纤维素树脂、天然和合成橡胶中使用。
而无机磷系中的红磷,由于是纯阻燃元素,所以阻燃效果好,应用面较广,但它色泽鲜艳,因而应用受到部分限制。红磷的应用要注意微粒化和表面包覆(胶囊化),这样使它在高聚物中分散性好,与聚合物的相容性好,不易迁移,能保持高聚物的难燃性能长久。另外,聚磷酸铵的聚合度是决定上述两种产品质量的关键,聚合度越高,阻燃防火效果越好,国内已经有聚合度超过100的产品,而国外APP(聚磷酸铵)的聚合度在500以上已是常见。
(二)常见的磷系阻燃剂有:
1、磷酸三苯酯(TPP)阻燃剂
2、异丙基化磷酸三苯酯(IPPP)阻燃剂
3、磷酸甲苯二苯酯(CDP)阻燃剂
4、磷酸三甲苯酯(TCP)阻燃剂
5、叔丁基化磷酸三苯酯(BPDP)阻燃剂
6、磷酸三(二甲苯)酯(TXP)阻燃剂
7、磷酸二苯异辛酯(DPOP)阻燃剂
8、磷酸二苯异癸酯(DPDP)阻燃剂
(三)磷系阻燃剂的阻燃原理:
磷系阻燃剂起阻燃作用在于促使高聚物初期分解时的脱水而碳化。这一脱水碳化步骤必须依赖高聚物本身的含氧基团,对于本身结构具有含氧基团的高聚物。它们的阻燃效果会好些。对于聚丙烯来讲,由于本身的分子结构没有含氧的基团,单独使用磷系阻燃剂时阻燃效果不佳,但是如果与Al(0H)3和Mg(OH)2等复配即可产生协同效应,
磷系阻燃剂从而得到良好的阻燃效果。
磷系阻燃剂的作用机理比较复杂, 尚未十分明了。一般认为, 卤素化合物遇火受热发生分解反应, 分解出的卤素离子与高分子化合物反应产生卤化氢。后者与高分子化合物燃烧过程中大量增殖的活泼羟基游离基 (HO·)反应,使其浓度降低,燃烧速度减慢,直到火焰熄灭。卤素中,溴的阻燃作用比氯大。含磷阻燃剂的作用在于它们燃烧时形成偏磷酸, 偏磷酸聚合成非常稳定的多聚态, 成为塑料的保护层而将氧隔绝。
阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的,如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。
伴随着高分子复合材料应用的扩大以及用量的增多,阻燃材料的应用以及阻燃技术也得到了一定的发展与进步。磷系阻燃剂以其品种繁多、阻燃性能优良等各方面有点而得到广泛应用。在今后的磷系阻燃剂的研究中,应更倾向于热稳定性高、相溶性好的阻燃剂发展方向。
以上就是苏州东拓化工有限公司小编对磷系阻燃剂的部分理解,希望可以帮助到大家。