有机磷系阻燃剂有哪些特点

有机磷系阻燃剂有哪些特点

有机磷系阻燃剂是与卤系阻燃剂并重的有机阻燃剂，品种多，用途广，包括磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、氧化膦、含磷多元醇及磷、氮化合物等。含磷化合物被用作阻燃剂的历史久远，对它的阻燃机理研究得也较早。有机磷阻燃剂可同时在凝聚相和气相起阻燃作用，但以凝聚相阻燃为主。凝聚相阻燃机理：含磷有机化合物受热分解生成磷的含氧酸及其某些聚合物，这类酸能催化含羟基化合物吸热脱水成炭反应，生成水和焦炭，磷大部分残留于炭层中，这种石墨状炭层难燃、隔热、隔氧、使燃烧窒息。同时，焦炭层导热性能差，使传递基材的热量减少，基材的热分解减缓。羟基脱水反应既吸收大量的热，使燃烧物质降温，又稀释了空气中的氧及可燃气体的浓度，也有助于使燃烧中断。气相阻燃机理是：有机磷系阻燃剂热解所形成的气态产物中含有PO•自由基，它可以捕获H•自由基及OH•自由基，致使火焰中的H•及OH•浓度大大下降，从而起到抑制燃烧链式反应的作用。可见，有机磷系阻燃剂对含羟基物质(或含氧物质)的阻燃作用较大。然而，由于ABS树脂中不含羟基，当用含磷阻燃剂处理时，燃烧时几乎不形成炭化膜，阻燃作用不明显。在ABS/PC合金中，间苯二酚二苯基双磷酸酯(RDP)、三苯基磷酸酯(TPP)、三甲基苯基磷酸酯(TCP)等都是ABS/PC 合金行之有效含磷阻燃剂，它们能通过磷酸酯键和碳酸酯键的酯基交换作用改变热降解途径，促进PC成炭，在合金表面形成炭层起到阻燃作用，提高了阻燃效率。有研究发现，一种含溴磷的PB-460阻燃剂比TPP更有效，添加27.1份的PB-460与添加34.5 份的TPP 相比，有更好的弯曲强度，而且PB-460 在较大配比变化范围内的合金中均能使用。为了提高有机磷阻燃剂对纯ABS树脂的阻燃效率，可以选用成炭剂与阻燃剂复配进行阻燃处理，使ABS树脂燃烧时在成炭剂的作用下生成炭层，保护下层基质不继续燃烧、不产生熔滴、抑制生烟量、减少有毒黑烟的生成。成炭剂的选择是该课题的难点所在，还有待进一步研究。有机磷阻燃剂对纯ABS树脂的阻燃作用小还可能是因为其磷含量低，分子量小，在树脂中的分散性差等原因造成的。鉴于此，日本、欧洲、美国相继研究合成了一种大分子芳香低聚磷酸酯，此类大分子磷阻燃剂与ABS树脂基材相容性好，与酚醛树脂复配阻燃ABS树脂及其及PC/ABS合金，获得了较好的阻燃性能、力学性能、耐热性能和耐水解性能，其产品能够满足ABS树脂在汽车发动机和打印机热传感方面的应用。对聚磷酸蜜胺盐进行包覆改性，将包覆聚磷酸蜜胺盐应用于磷系复配阻燃体系和膨胀阻燃体系，在ABS中添加25%可获得较好阻燃效果，极限氧指数可达26.1，力学性能和物理机械性能下降约37%。当添加量增加为35%，氧指数可达到27.0，具有较好的市场应用前景。聚磷酸蜜胺盐是由磷酸与三聚氰胺成盐反应后的产物在高温条件下聚合而成，为进一步提高该阻燃剂的热稳定性，采用两相溶剂互溶的方法对聚磷酸蜜胺盐进行包覆改性。将包覆剂溶于乙醇中形成均相体系，将聚合产物研磨，颗粒小于160目。取适量聚合产物置于三口瓶中，加3倍质量的水作溶剂，搅拌恒温至70℃，以30～40滴/min 的速度滴加包覆剂乙醇溶液，滴加完毕后继续搅拌10min，停止反应，迅速冷却至40℃，抽滤、烘干，得最终产物。由于包覆剂也是聚合物，根据相似相容原理，推测聚磷酸蜜胺盐与ABS之间的相容性得到增强，使阻燃效果更长久。使用包覆后的聚磷酸蜜胺盐与其它无卤阻燃剂按一定比例复配，采用挤出成型加工，测试氧指数和力学性能，分析阻燃效果以及复配阻燃体系对ABS力学性能的影响。添加量在25%时，聚磷酸蜜胺盐与磷酸三苯酯的阻燃效果不相上下，但聚磷酸蜜胺盐对ABS的力学性能影响程度比较小，这可能是聚磷酸蜜胺盐的聚合度越大，在ABS中的分散效果越好，对ABS分子链间作用力的降低程度较小，因而力学性能降低幅度较小。两者复配使用阻燃效果优于单独使用，且力学性能下降较小，表明两者之间的确存在一定的复配作用。所以选择两者比例在2:3，引入三聚氰胺，三者复配阻燃效果最佳，拉伸强度和弯曲强度下降不大，且弯曲模量反而有所增加。由上述实验结果认为，ABS中添加25%的无卤含磷复配阻燃体系后，极限氧指数可达26.1，且综合力学性能下降约37%左右。