红磷阻燃剂是以
红磷为代表的一种
阻燃剂,是一种紫红或略带棕色的
无定形粉末,为无机
无卤阻燃剂,具有优良的
热稳定性,不挥发性,不产生腐蚀性气体,阻燃效果好,
电绝缘性佳等特点。在使用过程中没有毒性危险,添加量少,不溶解,熔点高等优点。
单质磷是易燃物,但是在树脂中,
红磷和其他含磷添加剂作用过程却不是单纯的氧化,含磷添加剂主要在凝聚相中作用,
阻燃机理为:
形成磷酸配作为
脱水剂,并促进成炭,炭的生成降低了从火焰到凝聚相的热传导。
对凝聚相形成一层薄薄的玻璃状的或液态的保护层,因此降低了
氧气扩散和气相与固相之间的热量和
质量传递,抑制了炭氧化过程,降低了含磷
阻燃剂受热分解发生如下变化:
磷系阻燃剂→磷酸偏→磷酸→聚
偏磷酸,聚偏磷酸是不易挥发的
稳定化合物,具有强
脱水性,在聚合物表合物与空气隔绝;脱出的水气吸收大量的热,使聚合物表面阻燃剂受热分解释放出挥发性
磷化物,经质谱分析表明,存氢原子浓度大大降低,表明PO·捕获H·,即PO·+H·=HPO。
我国是世界磷资源大国,资源储藏较为丰富,红磷属于无机物,具有较低的成本优势。由于
红磷的阻燃效率较高、成本低廉且不含卤素,近年来在国内市场上得到了一定应用。能广泛用于多种树脂、
不饱和树脂、
热熔胶、橡胶、涂料等产品的阻燃。
无卤、低烟、低毒的
环保型阻燃剂一直是人们追求的目标,近年来全球一些
阻燃剂供应和应用商对阻燃无卤化表现出较高热情,对
无卤阻燃剂及
阻燃材料的开发也投入了很大的力量。据分析,无卤阻燃剂主要品种为
磷系阻燃剂及无机水合物,磷系阻燃剂中主要有包括红磷阻燃剂。
磷系列阻燃剂中可能红磷的阻燃效果最好、阻燃效率也最高、因为红磷理论来说是完全的磷单质,磷含量可达100%,虽然包覆后磷含量有所下降,但是还是远远高于其它磷的化合物,加之包覆后的
红磷吸潮性和加工
热稳定性与存储、运输上的更加便利,所以红磷目前成为磷系列阻燃剂中才
热塑性材料中使用最为广泛的。
但是其弱点首先表现在颜色必须为红色或者配合黑色,这个就极大的限制了其在很多材料中的应用,另外,红磷虽然经过包覆,但是限于工艺和原料的种种原因,在使用过程中还是可能会不可避免的引发“火灾”,更为严重的是红磷的加工特性比较差,与树脂的相容性也不太好、加工制作的材料力学性能很差,再加之生产过程中的“恶臭”的味道使得其很难在高档材料中得以推广。
随着新的技术在发展,研究人员利用胶囊包覆技术、采用不同的囊才、采取多重包覆的工艺技术,在颜色上也取得了突破,实现了包覆后表面白色的
白度化红磷,基本上克服了
红磷容易吸潮、易氧化的问题,同时也突破了颜色上的局限,这种新型的白度化胶囊红磷,也叫白度化红磷阻燃剂,将会迎来新的发展契机。