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磷氮阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-11-20 21:16:01
磷氮阻燃剂在天然纤维织物的阻燃中有着举足轻重的作用,因此,有必要将其作为一类阻燃剂,单独列出。

磷氮阻燃剂多用于棉纤维的阻燃整理,磷元素能促进棉纤维脱水成碳,而氮元素对提高磷元素的阻燃性能具有协同效率,因此许多磷氮阻燃剂用于棉纤维的阻燃都有不错的效果。磷氮阻燃剂主要包括含氮磷酸盐(酯)和近年来备受关注的磷氰阻燃剂。

磷氮阻燃剂由于高含量的磷和氮而具有优异的阻燃性能,目前,已有多种多样的含羟基、胺基、卤素以及碳羰基等各种功能基团的磷氰阻燃剂被合成并用于各种材料的阻燃研究,但由于磷氰阻燃剂的合成工艺通常都比较复杂,因此多数尚处于研究阶段。

在阻燃纤维素织物中,也有许多相关的研究,而且有不错的效果。如六羟甲氨基环三磷杂三氮三烯(HHMAPT),它由六氨基环三磷杂三氮三烯(HACTP)与甲醛反应制得,用其对棉织物进行浸轧—干燥—固化工艺整理,再对织物进行洗涤,整理后织物阻燃性能有了较大改善,而且对其物理机械性能的影响也很小。

纤维素织物中现在使用较多的磷氮阻燃剂是含氮磷酸盐(酯),例如目前广泛应用于棉麻等纤维素织物的阻燃剂 Pyrovatex CP,其分子式为(CH3O2POCH2CH2CONHCH2OH。用它整理得织物阻燃性,耐洗性,手感都非常好,穿着舒适,对色度影响也不大。还有目前研究较多的集酸源、炭源或集酸源、炭源和气源于一身的膨胀性阻燃剂,它们多为含氮的磷化合物。三的磷酸盐(酯)化合物经各种实验証实也是一种阻燃性能优异且耐洗的阻燃剂。

磷和其他元素之间的协同阻燃效应许多文献都有报道,其中以氮—磷协同阻燃效应的研究最多。关于磷—氮协同效应机理研究的还不够完善,文献报道分析氮可能从三个方面提高磷的阻燃效率:

(1)氮与磷在燃烧过程中首先形成磷胺结构,磷胺更易与纤维素发生酯化反应,这种酯的热稳定性好﹔

(2)氮原子的存在有利于磷系阻燃剂分解形成聚磷酸,起到很强的催化脱水作用﹔


,继续在70℃下通入氯气生成二氯代磷酸三苯酸,再于80℃下进行水解生成磷酸三苯酯tpp。水解物经水洗、碱中和、浓缩后进行减压蒸馏得成品。


(3)含氮化合物与磷酸结合,在火焰中有吹胀作用,可使纤维发生膨化,形成焦炭。并非所有的含氮化合物与磷都有协同效应,不同含氮化合物具有不同的协合能力,有些含氮化合物具有相消效应。除此之外,也有许多有关磷元素与其他元素,如卤素、硼元素等之间的协同效应的研究。

在卤素阻燃剂影响力逐渐减小的形势下,含磷阻燃剂由于其低毒、持久、热稳定性好等特点受到广泛关注,在阻燃纤维素织物研究领域占据越来越重的份量。但我们也应看到,到目前为止,所有含磷阻燃剂都存在各自的缺点,如不耐水洗、成本高、影响织物其他性能等,这些都需要通过我们的努力加以解决。

氧化磷阻燃剂在天然纤维中也有使用,三(氮杂环丙烯基)氧化膦(APO)是一种用于棉织物的阻燃剂,它不仅赋予棉织物以阻燃性,而且使棉织物获得免熨性能,但氮杂环丙烯基的安全卫生问题限制了 APO 的工业应用。而一些含两个反应基团的苯基氧化膦,如二苯基-2,5-二(羟乙氧基)苯基氧化膦、甲基二(3,5-二溴-4-羟乙氧基苯基)氧化膦等则用于阻燃聚脂纤维。

今后红磷表面处理发展方向为:一是通过对包囊的囊材进行改性,使其同时兼具热稳定、增塑和阻燃等功能,发展多功能的微胶囊红磷阻燃剂;二是研究各种阻燃剂与红磷阻燃剂的有效复配关系,并使之微胶囊化,增加阻燃效果,提高材料力学性能;三是红磷具有抑烟效果,可以寻找合适的消烟剂与之进行复配,火灾中抑烟比防火更为重要,促进发展消烟技术。

聚磷酸铵(APP)是一种性能良好的无机阻燃剂,是磷系阻燃剂比较活跃的研究领域,其外观为白色粉末,分解温度>256C,聚合度在10-20之间为水溶性的,聚合度大于20的难溶于水。APP比有机阻燃剂价廉,毒性低,热稳定性好,可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。高温下,APP迅速分解成氨气和聚磷酸,氨气可以稀释气相中的氧气浓度,从而起阻止燃烧的作用。聚磷酸是强脱水剂,可使聚合物脱水炭化形成炭层,隔绝聚合物与氧气的接触,在固相起阻止燃烧的作用。

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