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磷系阻燃剂

磷(P)系阻燃剂涵盖多种无机和有机化合物,既包括通过化学结合方式接入聚合物或天然纤维的反应型产品,也包括仅通过物理混合方式融入材料的添加型产品。

它们主要通过在材料表面(固相)形成炭层发挥作用,阻断燃料与空气的接触。当与膨胀效应结合时,泡沫状炭层还能提供热防护效果。磷系阻燃剂也可能产生一定的气相作用(磷自由基)。

炭层的形成通常会减少烟雾产生,因为不会发生气相强制不完全燃烧,且屏障效应会限制挥发性化合物的释放。与含卤阻燃剂相比,磷系阻燃剂产生的酸性和腐蚀性气体要少得多。

磷系阻燃剂及其应用

磷(P)系阻燃剂包括多种无机和有机化合物,磷的氧化态各不相同(从 - 3 价到 + 3 价),可分为反应型、添加型或聚合型。部分磷系阻燃剂除具备消防安全功能外,还具有其他作用(如增塑剂功能)。

广泛使用的磷系阻燃剂包括无机(聚)磷酸盐、(聚)膦酸酯、次膦酸酯、磷酸酯、DOPO(9,10 - 二氢 - 9 - 氧杂 - 10 - 磷杂菲 - 10 - 氧化物)衍生物以及红磷等。

植酸(来自植物种子)等天然存在的富磷化合物可作为磷系阻燃剂的来源,但目前该类产品仍处于研发阶段,面临质量、供应和成本方面的挑战。

含磷阻燃剂广泛应用于通用塑料和工程塑料、聚氨酯泡沫、热固性材料、涂料、纺织品(包括合成纤维和天然纤维)以及木材制品中。

磷酸酯主要用作聚氯乙烯(PVC,如烷基 / 芳基磷酸酯)和工程塑料中的阻燃增塑剂,尤其适用于聚苯醚 / 高抗冲聚苯乙烯(PPO/HIPS)共混物、聚碳酸酯 / 丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯(PC/ABS)共混物以及聚碳酸酯(PC,如磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基)磷酸酯和双酚 A 双(二苯基)磷酸酯)。应用实例包括对消防安全等级有较高要求的计算机及通信设备。

磷酸盐、膦酸酯和次膦酸酯可用作汽车和建筑领域软质聚氨酯泡沫中的反应型含磷阻燃剂。添加型有机次膦酸酯是一类新型阻燃剂,适用于工程塑料,尤其适用于聚酰胺。特定的反应型磷系阻燃剂可用于聚酯纤维,以及耐水洗的阻燃纺织品整理剂中。其他反应型有机磷化合物可应用于印刷电路板的环氧树脂中。

以红磷为基础的阻燃品级主要用于玻璃纤维增强聚酰胺 6 和聚酰胺 66。此外,还应用于聚乙烯、乙烯 - 醋酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯泡沫以及热固性树脂(不饱和聚酯和环氧树脂)中。聚磷酸铵品级主要用于膨胀型涂料,也可用于硬质和软质聚氨酯泡沫、聚烯烃(注塑级)、不饱和聚酯配方、酚醛树脂、环氧树脂以及纺织品涂料中。