磷氮系阻燃劑的合成及表征研究
發布者：xiesong 發布于：2017/1/5 15:23:05 點擊率：5095
磷氮類膨脹型阻燃劑主要由炭源(成炭劑)、酸源(脫水劑)和氣源(發泡劑)3部分組成。炭源是能生成膨脹多孔炭層的物質，一般是含碳豐富的多官能團(如-OH)成炭劑，如季戊四醇及其二縮醇、淀粉等，其有效性與活性羥基的數量有關，應在低于自身或塑料基體分解的溫度下先與炭化催化劑反應。酸源一般是在加熱條件下釋放無機酸的化合物，對無機酸的要求是沸點高和氧化性不太強，它必須能使含碳多元醇脫水，但在火災發生之前不宜發生脫水反應，所以常用的酸源都是鹽或酯。氣源是受熱放出惰性氣體的化合物，一般是銨類和酰胺類物質，如尿素、蜜胺、三聚氰胺等，須在適宜的溫度下分解，并產生大量氣體。
單體型磷氮類阻燃劑就是炭源、酸源、氣源共同存在于同一分子中，分子結構中一般都含有自由的、可離子化的氫的衍生物，因此才能在加熱時產生膨脹作用。混合型磷氮類阻燃劑是由磷酸鹽、多元醇和含氮化合物三部分組成的混合物。其中比較典型的就是聚磷酸銨/季戊四醇/三聚氰胺(APP/PER/MEL)阻燃體系。
膨脹型阻燃劑在受熱時，成炭劑在脫水劑作用下脫水成炭，炭化物在膨脹劑分解的氣體作用下形成蓬松發孔封閉結構的炭層。該炭層為無定形炭結構，其實質是碳的微晶，一旦形成，其本身不燃，并可阻止塑料與熱源間的熱傳導，降低塑料的熱解溫度。另外，多孔炭層可以同時阻止熱解產生的氣體擴散以及外部氧氣擴散到未裂解塑料表面，使燃燒的塑料得不到足夠的氧氣和熱能而自熄，是典型的凝聚相阻燃機理。炭層形成的歷程是：
(1)在較低的溫度下酸源釋放出無機酸。
(2)在稍高與釋放酸的溫度下，發生酯化反應，體系中的胺可以作為酯化反應的催化劑。
(3)體系在酯化前和酯化過程中熔化。
(4)反應產生的水蒸氣和由氣源產生的不燃性氣體使熔融體系發泡，與此同時，多元醇磷酸酯脫水炭化，形成無機物及炭殘留物，且體系進一步膨脹發泡。
(5)體系膠化和固化，形成多孔泡沫炭層。
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