无卤阻燃剂种类及发展趋势

发布日期：2021-04-28 作者：点击：

卤系阻燃剂虽可以很大程度上降低材料的燃烧，但会释放毒害气体。因此无卤阻燃剂的无毒、低烟及其高效的阻燃效果令其备受关注，成为阻燃剂开发新的方向，无卤阻燃剂主要包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、无机金属阻燃剂以及生物基阻燃剂。

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磷系阻燃剂

　　磷系阻燃剂可分为两种：无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂。无机磷系阻燃剂主要有聚磷酸铵、红磷和三聚氰胺盐等，有机磷系主要有磷酸酯类阻燃剂、磷腈类和磷杂菲化合物等，而对于磷系阻燃剂来说对其改性和复配阻燃是其工作的重点。

　　磷系阻燃剂的阻燃机理主要是凝聚相阻燃和气相阻燃，具体过程是在材料燃烧时通过磷系化合物的热分解，并且产生水气，磷酸、偏磷酸和PO·等活性自由基，能够有效的降低燃烧周围的温度，产生的水蒸气或一些惰性气体还能稀释周围的助燃和有毒气体；产生的磷酸和偏磷酸能够附着在材料的表面，起到阻隔的作用，同时还可以作为酸源来促进成炭；活性游离基还能够阻断气相中的燃烧链式反应从而阻止燃烧。

1.1 无机磷系阻燃剂

　　红磷的阻燃能力很强，但其易吸水受潮和自身的颜色问题一直困扰着大家，研究发现可以通过对红磷进行包覆的方法来达到市场对红磷阻燃剂的各方面的需求。此外，还有聚磷酸铵(NH4PO3)n等无机阻燃剂也常用于塑料的阻燃。

1.2 有机磷系阻燃剂

　　其中，三羟甲基氧化膦笼状磷酸酯阻燃剂，将其用于PBT，可使阻燃等级达到V-0级别，没有熔滴产生。

　　聚磷酸酯阻燃剂可应用于对PET的阻燃，使阻燃等级达到V-0级。

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膨胀型阻燃剂

　　膨胀型阻燃剂是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，故称为膨胀型阻燃剂。其阻燃机理主要是凝聚相阻燃，膨胀型阻燃剂主要是由酸源、气源、炭源三部分构成。材料在燃烧时会在三源的作用下产生一层厚厚的炭质泡沫层，从而阻隔热和氧气，还能达到抑烟和抗熔滴的效果。能有效的保护长时间暴露在火焰中的聚合物。目前已应用于聚苯烯、环氧树脂、ABS等多种材料中。

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硅系阻燃剂

　　由于Si-O-Si的结构稳定，而且硅系阻燃剂在燃烧时的低毒性、防滴落、促进成炭及抑烟性和高效的阻燃性都足以使硅系阻燃剂在未来的阻燃剂的发展中占有一席之地。硅系阻燃剂主要通过凝聚相的阻燃机理形成隔离层阻止热交换和与易燃气体的接触，同时可促进成炭量。

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无机金属阻燃剂

　　无机金属阻燃剂主要有Mg(OH)2、Al(OH)3、水滑石等。无机金属阻燃剂主要通过燃烧时吸收大量的热从而降低燃烧物周围温度，同时产生水气，同时生成的产物附着在材料表面起到隔离的作用，从而达到阻燃效果。可以用于PE和PA66的阻燃。

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生物基阻燃剂

　　由于现在对环境的保护和资源的可循环性的要求，生物基阻燃剂的可降解、无毒等绿色可循环的优势必将成为将来阻燃剂研究的热点。

　　将不同的磷基团引入植物油主链中制备出磷酸化亚麻籽油（PLO）和磷酸化下游玉米油（PCO）为原料制备的生物基阻燃剂（FR）对PBT进行阻燃处理，由于合成的PLO和PCO含有较高的游离脂肪酸，在点火过程中发生了酸酯交换反应，形成低聚物，混合物立即滴下，带走了所有的热量以防止起火。可以将PBT的UL-94的阻燃等级从无等级改善为V-0级别。

　　也可以将含有氮、磷协同阻燃基团的蓖麻油衍生物接枝到叠氮功能化PVC链上，蓖麻油衍生物改性PVC材料的LOI值可达到34.7%。

发展方向

　　卤系阻燃剂由于在燃烧时释放的有害气体最终会被淘汰，无卤阻燃剂最终会占领阻燃体系的中心位置。生物基阻燃剂因其无毒、资源广、价格低廉将会在未来成为研究热点，但从目前来看，对生物基阻燃体系的研究还处于入门阶段，但却有重大的研究意义。除此之外，氮磷阻燃剂的研究较为火热。但单一的阻燃剂会对材料的其它性能造成影响。将磷氮阻燃剂复配阻燃或合成P、N、Si多元素一体的阻燃剂会成为未来阻燃剂开发的热点。