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磷酸酯阻燃剂技术现状分析及发展方向

发布日期:2014-09-29   浏览次数:1152

在各类阻燃剂中,磷系阻燃剂,特别是有机磷系阻燃剂占有重要地位。在非卤化驱动下,本世纪初人们就开始对有机磷系阻燃剂进行系统研究,近十年磷系阻燃剂已成为我国国内阻燃剂科研单位研究和开发的热点。磷酸酯阻燃剂由于具有低烟、无毒、无卤、与材料相容性好、阻燃效果持久、耐水、耐热、耐迁移性等优点,所以符合阻燃剂的发展方向,具有很好的发展前景。有机磷系阻燃剂的主要作用机理是含磷化合物的受热分解产物有非常强的脱水作用,能使所覆盖的聚合物表面炭化,形成炭膜,隔绝空气,防止聚合物继续燃烧。



根据组成结构和使用方式不同,磷系阻燃剂可分为添加型阻燃剂和反应性阻燃剂2大类。其中有机磷系阻燃剂又包括阻燃磷酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐和氧化磷、磷杂环化合物等。而磷酸酯又可分为烷基磷酸酯、芳基磷酸酯、缩合磷酸酯、环状磷酸酯、笼型及螺状磷酸酯等。



一般磷酸酯兼具阻燃性和增塑性双重作用,它既是阻燃剂又是增塑剂。目前国内已经开发并广泛使用的品种主要有:磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、磷酸二甲苯酯和磷酸二甲苯二苯酯。常见的卤代烷基磷酸酯,如磷酸三(α-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(13-二氯-2丙基)酯(TCPP)、和磷酸三(23-二溴-1-丙基)酯(TDBPP)等。



由于大多数磷酸酯阻燃剂都是液体,挥发性大,相容性好,耐热性不好,为解决这一难题,现在人们正在研发一些高分子质量的缩合型和齐聚型磷酸酯化合物。这些化合物代表性产物有四苯基间苯二酚二磷酸酯(RDP)和四苯基双酚A二磷酸酯(BDP)。 另外,还开发一种采用酚酞合成n=1的磷酸酯阻燃剂,它是一种油状液体,在尼龙中加入10%的该液体,氧指数可达到25.6



BDP具有分子质量大、蒸汽压低和热稳定性高等特点,能赋予材料较好的阻燃效果和阻燃持久性。如在环氧树脂高聚物中加入纳米级有机蒙脱土(OMMT),分散后不仅可提高高聚物材料的物理力学性能,而且能大大降低材料的热释放速率(HKR),提高环氧树脂纳米复合材料的阻燃性能。



目前,市场上已开发成功并大量使用的磷酸酯阻燃剂主要有烷基磷酸酯阻燃剂、缩合型磷酸酯阻燃剂、苯基磷酸酯阻燃剂、环状磷酸酯阻燃剂和笼型及螺型磷酸酯阻燃剂等。  



随着人们的环保意识不断增强,纯卤素阻燃剂即将退出历史舞台,阻燃剂无卤化的呼声也越来越高。由于磷酸酯阻燃剂具有阻燃和增塑双重功效,可以进一步改善塑料成型中的流动性能,抑制燃烧后的残余物,使产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤素阻燃剂更少。目前在发达国家和地区磷系阻燃剂的比重已超过20%



鉴于有机磷酸酯阻燃剂多为液体,具有挥发性大、发烟量大、热稳定性能较差和毒性较大等特点,因此今后的研究方向应该是:



1、大力开发大分子量混合型和齐聚型有机磷酸酯阻燃剂,进一步降低挥发性,提高热稳定性;



2、开发具有多重功能的,如阻燃、增塑、抗震、防水等不同应用范围的阻燃剂;



3、开发具有多官能团的磷酸酯阻燃剂,如开发集含卤、含磷和含氮3种元素或2种元素于一体的磷酸酯阻燃剂,进一步提高阻燃性能;



4、开发高效低毒、对材料性能影响小的新型环状或螺环磷酸酯阻燃剂。

 

文章来自:http://www.velchem.com/



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