磷系阻燃劑是一類高效、穩(wěn)定、使用領域廣泛的阻燃劑，備受研究者關(guān)注，已經(jīng)在合成和應用等方面取得了顯著成就。

● 磷系阻燃劑的分類及特點 ●

磷系阻燃劑按使用方法可分為反應型阻燃劑和添加型阻燃劑。添加型阻燃劑使用方式便捷并且應用領域廣泛，反應型阻燃劑相容性好、阻燃效果穩(wěn)定，廣受人們青睞。

根據(jù)磷系阻燃劑的性質(zhì)及組成，可分為無機阻燃劑和有機阻燃劑，其中無機阻燃劑包括紅磷、聚磷酸銨(APP) 等，有機阻燃劑大多數(shù)是磷酸酯、膦酸酯、氧化膦、亞膦酸酯等，并且有機阻燃劑種類及衍生物較多。

● 磷系阻燃劑的應用方法 ●

磷系阻燃劑在常見塑料中應用領域廣泛，除了單獨添加無機阻燃劑或有機阻燃劑外，有時將有機／無機阻燃劑以不同比例復配使用，或與含其它元素阻燃劑協(xié)同作用形成穩(wěn)定的炭層結(jié)構(gòu)，磷系阻燃劑在塑料中應用的主要方法如表2所示。

● 磷系阻燃劑在常用塑料中的應用示例 ●

1 、在PP中的應用

PP 的物理性能在其應用領域發(fā)揮充分能力，但其LOI 僅在17.5% 左右，極易燃燒，并且燃燒速度快。PP 材料在應用領域的價值受其阻燃性能和物理性能同時影響。近年來，PP 阻燃微膠囊化、表面改性處理成為了PP 材料阻燃基本趨勢。

示例一：將通過硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)、硅樹脂乙醇溶液改性處理的聚磷酸銨(APP) 應用于PP 材料。當改性APP 的質(zhì)量分數(shù)為22% 時，材料的LOI 提高到30.5%，同時力學性能也能達到要求而且優(yōu)異于未改性APP 阻燃的PP材料。

示例二：將APP 填充于由三聚氰胺(MEL)、羥基硅油、甲醛樹脂殼通過原位聚合方法制備的微膠囊中，然后以該微膠囊復配季戊四醇，將其應用于PP 材料的阻燃。該材料的阻燃效果較佳，其LOI 為32%，垂直燃燒測試達到UL 94 V-0 級。經(jīng)過溫水浸泡處理，復合材料依然具有良好的阻燃及力學性能。

示例三：將氫氧化鋁(ATH) 包覆改性APP，并將改性后的APP 與雙季戊四醇復配，以質(zhì)量比2.5／1 應用于PP材料中。當阻燃劑總質(zhì)量分數(shù)為25% 時，LOI 為31.8%，阻燃等級同時也達到了V-0 級，熱釋放速率峰值明顯下降。

2 、在PS的中應用

PS有著易燃性并且離開火源后可繼續(xù)燃燒。為解決其燃燒放熱量大、傳播速度快等諸多問題，無鹵磷系阻燃劑在PS 阻燃應用中也擔當起重要角色，通常PS 的阻燃方法有包覆法、浸漬法、刷涂法和聚合階段阻燃法。

示例一：通過溶膠- 凝膠方法將N-β-( 氨基乙基)-γ- 氨基丙基三甲氧基硅烷和磷酸合成用于可發(fā)性PS 的含磷阻燃粘合劑，通過涂覆阻燃法制備阻燃PS 泡沫。當溫度達到700℃以上時，阻燃粘合劑制備的PS泡沫可形成超過49% 的炭層。

國內(nèi)外的專家學者們通常將一些含磷阻燃結(jié)構(gòu)引入乙烯基類化合物或丙烯酸類化合物中，再與苯乙烯發(fā)生共聚，成功制備出新型含磷苯乙烯共聚物。研究結(jié)果表明，相比純PS，含磷阻燃苯乙烯共聚物的LOI 及殘?zhí)苛棵黠@提高。這說明含磷苯乙烯共聚物的熱性能及阻燃性能更優(yōu)異于純PS。

示例二：通過接枝共聚將端乙烯基低聚磷酸酯雜化大單體(VOPP)接枝到PS的分子主鏈中，接枝共聚物通過固相阻燃機理發(fā)揮阻燃性能。隨VOPP 含量增加，LOI 上升，熱釋放速率峰值及總熱釋放量降低，熔滴滴落現(xiàn)象消失，阻燃效果明顯提高。

另外，也可通過無機磷系阻燃劑的官能團與石墨、氮系阻燃劑進行化學連接，然后用于阻燃PS。還可通過包覆法刷涂法將磷系阻燃劑應用于PS 的阻燃，材料的LOI 及殘?zhí)苛烤蟠筇岣摺?

3 、在PUR中的應用

PUR 極其易燃，LOI 僅為17% 左右，并且燃燒時出現(xiàn)大量的煙塵，常伴刺鼻性氣味。由此將PUR 材料進行阻燃改性后可以在更多的領域環(huán)境下發(fā)揮其應用性能，磷系阻燃劑對其應用效果顯著。

示例一：通過三羥甲基氧磷(THPO) 和環(huán)氧丙烷(PO) 合成一種含磷阻燃型多元醇，將其應用于阻燃型硬質(zhì)PUR 泡沫塑料中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，僅用THPO 制備的硬質(zhì)PUR 的LOI 可達25.6%，阻燃效果明顯提高，并且隨著含磷量的增加，羥值、黏度等均有所增加。

示例二：以親油性二元醇、聚醚多元醇、三乙烯二胺、有機磷阻燃劑10-(2，5- 二羥基苯基)-10- 氫-9- 氧雜-10- 膦雜菲-10- 氧化物(DOPO-HQ)、甲苯二異氰酸(TDI) 等為原料制備阻燃型PUR 泡沫。隨著阻燃劑DOPO-HQ 的質(zhì)量分數(shù)由0% 增加到12%，其LOI 由18.2% 升高到27%。

示例三： 將新型有機磷系阻燃劑9，10- 二氫-9- 氧雜-10-[N，N- 二( 羥乙基) 氨甲基]-10- 膦雜菲-10-氧化物(DAM-DOPO)與APP 復配制備PUR 泡沫。隨著DAM-DOPO／APP 中APP 用量的增加，PUR 泡孔結(jié)構(gòu)平整、致密，當DAM-DOPO／APP 質(zhì)量比為1／4 時，其LOI 升高到24%，殘?zhí)苛窟_到12.6%。

4 、在PA中的應用

PA 極為易燃，其在燃燒過程中產(chǎn)生大量煙氣。由于PA 多應用于電子器件及設備中，導致火災后果尤為嚴重。在阻燃過程中，由于其內(nèi)部主鏈中含有酰胺結(jié)構(gòu)，使其阻燃方法廣泛，添加型與反應型阻燃劑在PA 中的應用均起到了可觀的效果。在阻燃PA中，烷基次膦酸鹽類阻燃劑應用范圍最廣。

示例一：將異丁基次磷酸鋁(A-MBPa)添加到PA6 基體中制備復合材料。阻燃測試過程中異丁基次磷酸鋁阻燃劑先于PA6 分解，形成了致密的炭層并且穩(wěn)定地保護了PA6，材料LOI 達到了26.4%，并阻燃等級達到了V-0 級。

示例二：在己二胺與己二酸聚合過程中，加入質(zhì)量分數(shù)3% 的阻燃劑雙(2- 羧乙基) 甲基氧化膦(CEMPO)，制備阻燃型PA66 塑料。研究顯示阻燃PA66 比普通PA66 具有更好的阻燃性能，LOI 有一定的提升。通過對炭層形貌分析發(fā)現(xiàn)，由于阻PA66 炭層表面存在致密的炭層，炭層中存在的一些大小不一的孔洞隔絕熱量及氣體的傳遞，使其發(fā)揮出明顯的阻燃性能。