凝聚相阻燃
日期：2016-09-09 点击次数： 来自分类：公司新闻
磷的阻燃剂可在凝聚相或气相发挥阻燃作用。其阻燃机理取决于磷化物的类型、聚合物的化学结构以及燃烧条件。
有些磷化物能在凝聚相中热分解为磷酸或多磷酸。这些酸能够生成熔融的黏性表层来保护聚合物基质，使之不燃烧或氧化。这些酸能使纤维素脱水，使酯类聚合物的酯基转移，最后生成相当量的炭。例如，磷酸三（2，3-二溴丙基）酯处理的纤维素，燃烧后，溴已汽化，而90%的磷则留在炭层中。残留在炭层中的磷以磷酸形式对纤维素的脱水进行有效催化作用。
磷能促进炭生成，而炭本身难燃，并能使得聚合物基质与热、火和氧相隔绝。在生成炭同时，也会生成大量气体。如羟基化合物脱水形成水蒸气可稀释氧及可燃气体。脱水、汽化均需吸收大量热。这也在阻燃中起着重要作用。
添加多元醇（如季戊四醇）和磷酸酯于聚合物中也有助于炭的生成。添加产气化合物会生成膨胀的炭，使基质与火、热和氧隔绝。例如在聚丙烯中添加聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺可制得膨胀型阻燃聚丙烯。
有机磷酸酯类是热稳定、高沸点的物质，用作乙酸纤维素和聚氯乙烯的增塑，它们不燃烧，用来代替易着火的增塑剂。例如不燃烧的聚氯乙烯中含有足量的邻苯二甲酸二辛酯增塑剂时，具有柔韧性，但容易燃烧。用有机磷酸酯完全取代或部分取代此增塑剂则可生成柔性阻燃聚氯乙烯。
磷也可在气相用物理方式来抑制燃烧。如果阻燃剂所释放出的气体浓度足够高，该历程可能是物理性质的，例如惰性气体的抑制效应。
磷化合物在聚合物燃烧时还可以在聚合物表面形成熔融玻璃状物质起到传质、传热阻隔层的作用。
元素红磷是极有效的阻燃剂。可用于含氧聚合物。例如，聚碳酸酯（PC）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。红磷的阻燃机理与有机磷阻燃剂的阻燃机理相似。由于磷酸的生成，既覆盖在材料的表面，又在材料表面加速脱水炭化，形成液膜和炭层将氧、挥发性的可燃物和热与内部的高聚物基质隔开，使燃烧受到抑制。研究表明，暴露在火中，尼龙中的磷会被氧化成一种能使尼龙片段酯化的酸，产生很可能是聚酯酸涂覆的炭层。红磷直接从尼龙6获得它反应需要的氧，因此当尼龙即使在惰性气体中加热时也能被氧化。被氧化的磷物质借助 红外和固态核磁共振测试表明是磷酸酯，这种磷酸酯是由尼龙6片段与红磷氧化所生成的磷酸反应而生成的。对红磷的凝聚相作用有进一步的间接证据：氧指数（OI）曲线类似于氧化氮指数（NOI）曲线，这启示我们，阻燃不受氧化剂影响，是在凝聚相起作用。红磷的阻燃机理与有机磷阻燃机理相似。
由此可见，红磷的阻燃机可能与被阻燃的高聚物有关，其阻燃效率因而也有差别。例如红磷阻燃非含氧聚合物HDPE的氧指数与红磷的量成正比。而阻燃的含氧聚合物PET的氧指数和红磷用量的平方根呈线性关系。
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