高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

磷系阻燃剂发展趋势(红磷阻燃剂介绍及其阻燃机理和发展趋势)

时间:2023-07-09 作者: 小编 阅读量: 5 栏目名: 高考资讯

红磷阻燃剂介绍及其阻燃机理和发展趋势在对高分子材料进行阻燃改性的工作中,我们经常会听人说白磷、黄磷、红磷,从它们的名字可以看出,就是不同颜色的磷不过,白磷与黄磷指的是一种物质,黄磷是白磷被部分氧化形成的黄色蜡状固体,而从化学上讲,白磷与。

在对高分子材料进行阻燃改性的工作中,我们经常会听人说白磷、黄磷、红磷,从它们的名字可以看出,就是不同颜色的磷。不过,白磷与黄磷指的是一种物质,黄磷是白磷被部分氧化形成的黄色蜡状固体,而从化学上讲,白磷与红磷属于同素异形体,就如金刚石跟石墨一样,属于同一种元素的不同单质。接下来我们谈一下红磷的结构性质、阻燃特性、阻燃机理、发展趋势。

一、红磷阻燃剂结构性质与阻燃特性

1.1 红磷阻燃剂的结构性质

化学上说结构决定性质,由于红磷与白磷有着迥异的结构,它们的性质也不尽相同。红磷空气中稳定,白磷则在空气中自燃;红磷基本无毒,白磷则有剧毒;红磷可作阻燃剂,白磷可作燃烧弹。结构组成上,白磷由P4分子组成,分子中的磷原子为正四面体结构,红磷也由P4分子组成,但其组成分子的键有一个断开并聚合,形成高分子结构,因此,可以说红磷是一种无机高分子物质。其分子式可以写成为(P4)n(n表示聚合度)。注:白磷隔绝空气加热可生成红磷。

红磷(RP),或者说赤磷,外观为红色至深紫红色粉末,不溶于水、稀酸和很多有机溶剂,却微溶于无水乙醇、三溴化磷和氢氧化钠水溶液。红磷空气中加热至200℃时着火生成P2O5,此外,红磷在氯气中受热时也能燃烧。由于红磷中磷元素处于低价态(零价),在与KClO3、KMnO4、过氧化物及其它强氧化剂共混时,若条件合适将可能发生爆炸。

1.2. 红磷阻燃剂的阻燃特性

红磷阻燃剂是磷系阻燃剂含磷量最高的阻燃剂,在抗击火灾方面成绩斐然,其种类也繁芜多杂,按所含的功能成分可以分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和其它阻燃剂,磷系阻燃剂,其应用十分广泛,地位仅次于卤系阻燃剂,而随着不明真相的人们对卤系阻燃剂的指责与质疑以及各卤系垄断公司的提价,磷系越来越受到宠爱。红磷作为磷系阻燃剂的一员,因为只含有阻燃元素磷,所以比其他磷系阻燃剂的阻燃效率高,而且即便阻燃剂用量甚低时也是如此。在某些情况下,红磷的阻燃效率甚至比卤系阻燃剂还略胜一筹。

此外,有报道称,对于PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的阻燃,任何磷系阻燃剂都不能与红磷匹敌。对于基材而言,添加的阻燃剂毕竟是外物,如果双方配合性较差,很容易对基材本身优异的使用性能造成破坏。而红磷,加入少量即可达到要求的阻燃性能,所以被阻燃基材原有的优异性更易于保持。另外,红磷熔点高,溶解性较差,较之于其它阻燃剂,这有益于高聚物某些物理性能的保持。最后,红磷的发烟量较小,毒性较低,适用面较广,可单独使用,也可与其他阻燃剂共用,可广泛应用于阻燃聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚氨酯、尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、环氧树脂、橡胶、纺织品等。

二、红磷阻燃剂的问题

​俗话说“金无足赤,人无完人”,作为阻燃剂的红磷,也存在许多缺点,主要有如下六个方面:

2.1. 基材腐蚀

红磷可以作为干燥剂使用,有较强的吸水性,吸水之后生成H3PO2、H3PO3、 H3PO4等物质,此时,红磷因粘度增加而失去流动性,吸水产生的磷酸属于更易吸水的物质,以至于最后变成稀泥状物质。所以,当红磷添加到高分子材料中,随着时间的推移,在材料表层的红磷会因吸潮氧化而使制品表面被腐蚀,进而失去光泽和原有的一些性能,更为严重的是,这种腐蚀会慢慢向材料内层扩展。

​2.2. 难以相容

无机有机素来难以相容,作为无机物的红磷与有机树脂相容性自然不好,不仅难以分散,而且会出现离析沉降,使树脂的粘度上升,这对树脂的后续处理和使用(浇注、浸渍、挤压等)带来许多不便,严重时,会导致材料的性能下降。

2.3. 污染环境

物质的性质稳定,一般是相对的(哲学层面上讲,稳定是相对的,不稳定是绝对的),因此,当红磷长期与空气接触时,会发生缓慢化学反应,在生成磷的含氧酸同时,还将放出剧毒PH3气体,从而对环境造成污染。PH3气体,其它的味道,笔者未得知是什么原因产生的,反正用红磷阻燃的热塑性弹性体味道相对溴系阻燃、磷系-氮系配合阻燃的气味要更大。

2.4. 应用限制

由于红磷的吸湿性和不稳定性,当其添加到塑料制品中时,会影响制品的物理性能,尤其对弱电元件的漏电性和高压元件的绝缘性影响更大,从而限制了红磷在电元件领域的阻燃应用。

2.5. 燃烧爆炸

虽然红磷可以作为阻燃剂使用,但是它本身是可燃的,特别是当红磷受到冲击时,更易被引燃,因此,干燥的红磷粉尘具有燃烧及爆炸危险,在我国也被列为危险化学品。

2.6. 着色基材

与其它白色阻燃物质相比,红磷的深紫红色易使被阻燃的制品着色,导致生产的制品颜色难以控制或者是增加了颜色调配的成本。

三、红磷阻燃剂的阻燃原理

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:

3.1. 形成磷酸或聚磷酸配作为脱水剂,在燃烧物表面形成高粘度的熔融玻璃质和致密的碳化层,炭的生成降低了从火焰到凝聚相的热传导。

3.2. 磷酸可吸热,因为它阻止了CO氧化为CO2,降低了加热过程。

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,表明红磷分解的PO·、HPO·自由基,捕捉高分子燃烧时生成的H·、HO·自由基,即PO· H·=HPO。

3.3. 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。

每种磷系阻燃剂的阻燃机理由这三种组合,产生协同阻燃效果究竟以哪种机理为主,由阻燃剂和燃烧物的结构决定。

3.4. 微胶囊化红磷的阻燃机理

在聚合物中加入包覆红磷的阻燃作用机理有如下几个方面,即在燃烧时,形成磷酸衍生物,起到热吸附体作用,阻碍了燃烧的进一步发生;截留自由基,改善热稳定性;与氧反应形成磷氧基,继续与聚合物发生反应,产生交联结构,得到磷氧交联的碳化层;与环境中的氧反应生成含氧磷酸盐,这种含氧磷酸盐具有较强的吸湿性,可以降低燃烧的聚合物的表面温度,同时促进聚合物的表面湿度,同时促进聚合物的表面碳化。

红磷的阻燃机理通常认为是在凝聚相中进行的,加入红磷阻燃剂的聚合物燃烧时,红磷先被氧化并生成磷酸,接着磷酸又进一步脱水生成偏磷酸和聚偏磷酸,从而在聚合物表面形成一层不燃性的液体保护膜;同时,因偏磷酸和聚偏磷酸的强脱水作用,促使聚合物材料表面脱水炭化,形成一层致密的炭化层。液体膜和炭化层一方面隔热阻氧,同时还有效地阻止了聚合物高温分解产生的易燃气体的扩散,从而抑制材料的燃烧,达到阻燃的目的。与其它添加型磷系阻燃剂相比,红磷的磷含量高。因此,为达到相同的阻燃等级,红磷的添加量比其它阻燃剂少,用它阻燃的聚合物具有较好的物理和机械性能。

笔者曾经做过红磷阻燃的热塑性橡胶TPV和热塑性弹性体TPE-S,都可以达到1.6mm的UL94 V0级别,并且机械性能都超越了用溴系阻燃剂的阻燃弹性体。

推荐阅读:八大典型阻燃剂机理大全:做阻燃材料的必须牢记

四、红磷阻燃剂的发展趋势

4.1. 包覆技术

目前对微胶囊红磷的包覆技术有一定的初步研究,但尚不够系统和深入,因此,需要对包覆囊材的选择和改性、囊心处理、包覆方法、包覆方式、包覆条件、包覆工艺、包覆结果和效果(如膜层结构、膜层厚度、粒度大小与粒径分布、白度、团聚性、与基材的相容性)等进行更系统和深入的研究,以获得更优的阻燃性能。

4.2. 抑烟消烟

微胶囊红磷阻燃剂具有抑烟消烟效果,但仍需进一步提高其抑烟消烟性能,最有效的方法可能是寻找合适的消烟剂或基材与之进行有效复配。

4.3.多功能化

增塑剂是耗量最大的一种塑料助剂,今后微胶囊红磷阻燃剂的发展方向之一应是通过对包覆的囊材进行改性(方法可以有接枝、共聚、表面再处理等),以使同时兼具增塑与阻燃的功能另外,也可使之兼具热稳定与阻燃的功能等,发展多功能化的微胶囊红磷阻燃剂产品,从而降低材料中塑料助剂的用量,优化助剂结构,增强材料的力学等性能。

4.4. 复配阻燃协效

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,以增强阻燃效果,减少阻燃剂用量,提高材料的力学等性能,进而更有效地达到阻燃的目的,这也是当前国内外阻燃剂工业发展的重要动向之一。

注:本文来源好磷网及河北科技师范学院08级。

    推荐阅读
  • 人参果没熟吃了会怎样(人参果没熟吃了有事吗)

    接下来我们就一起去研究一下吧!没熟的人参果只是口感偏寡淡,味道不大好吃,但和熟了的人参果所含有的营养成分差不多,适量食用的话同样具有生津开胃、通便、护肤、提高抵抗力等功效而且不含有毒物质,是可以放心吃的。一般不采取鲜吃,而是和猪肉一起炒食或煲汤等方法食用,以改善口感、促进消化,但不能吃多,以免肠胃不适,建议一天吃1个即可。

  • 鱼尾纹如何消掉小窍门图解(怎样消除34)

    皮肤组织绝大部分是由弹性纤维构成的,缺少了弹性纤维,皮肤就失去了弹性,松弛的皮肤聚拢起来,形成鱼尾纹。此外,啤酒能为皮肤组织提供大量诸如B族维生素、蛋白质及糖等营养物质。但不可咀嚼时间过长,因为咀嚼过长会导致肌肉酸痛,肌肤疲劳,反而会造成肌肤松弛。小提示鱼尾纹产生的原因鱼尾纹主要是由于神经内分泌功能的减通而形成的,加上蛋白质的合成率逐渐下降,真皮细胞逐渐丧失活性也会加速全尾纹的产生。

  • 甄嬛传第74集剧情介绍(甄嬛传分集剧情分析)

    槿汐和甄嬛朝夕相处,知道甄嬛是偏袒浣碧的。主仆二人一起分析,认为从勤政殿时,浣碧就投靠了华妃一党,而且与浣碧直接接触的应该是曹贵人。除了温宜的马蹄羹事件是曹贵人有意放水,其他几次陷害都是真刀真枪。曹贵人的反应令人佩服。甄嬛送蜜合香主要是为了套出浣碧。如果甄嬛被发现私自探望眉庄,轻则禁足几天,重则打入冷宫。于是这场戏里,敬嫔表现得很好,甄嬛敬嫔正式结盟。

  • 元始天尊封神真相(封神元始天尊派人收马元)

    极有可能马元因事外出,不在洞府。或许,马元就是因石矶娘娘之死,恨上了阐教。另外,太乙真人等十二仙首被困黄河阵,如今修为都被废的消息,在截教仙人中传得沸沸扬扬。马元自认为报仇的机会到了。这马元除了会巨手神通外,最大的特点就是爱吃人,并且是手撕心肝,生吞活吃。不过,他们的目的只是获胜,绝不像马元以杀人为乐,以人类为食。汇聚万千封神粉丝,秋雨轩读史

  • 黄精可以长期服用吗 黄精什么人不能服用

    最近朋友送了些小小的黄精片给我,说是用来泡水喝很不错,我试了下觉得可以,想多买些回来,那么这黄精能不能长期服用呢?黄精是生的好还是熟的好熟的好一些。而生黄精没有经过处理,因此食用时会带有麻味,虽然没有毒性,但对咽喉刺激较大,一般不直接入药,如果处方中写的是黄精,一般多是指制黄精。黄精一般用量多少克建议10克即可。

  • rohs的中文意思是什么(rohs的中文的含义)

    rohs的中文意思是什么?rohs的中文意思是什么RoHS是由欧盟立法制定的一项强制性标准,它的全称是《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》。该标准已于2006年7月1日开始正式实施,主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准,使之更加有利于人体健康及环境保护。该标准的目的在于消除电机电子产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚共6项物质,并重点规定了铅的含量不能超过0.1%。

  • 常州武进参加积分入学房产合同或者租赁合同可以申请吗?

    可以的房产合同或租赁合同*在本区有合法固定房产的,提供房产证原件和复印件;*租赁房屋居住的,提供房屋租赁合同;*单位居住的,提供单位居住证明,务必写明单位居住地址。以上几种证明都必须到公安派出所备案盖章。购买的集体土地房产、安置房产,只能作为居住材料,不能获得加分!

  • 和平精英好的灵敏度设置和技巧(灵敏度设置心得分享)

    第二个是镜头灵敏度,默认状态下镜头移动的灵敏程度。这一项对游戏内战斗的影响较少,保持默认就可以。无论是探索资源还是战斗都十分依赖,尤其是腰射流玩家。镜头的灵敏度直接影响腰射发挥。毕竟武器后坐力除了垂直,还有水平后坐力的。陀螺仪建议设置仅在开镜后启用,当瞄准时需要精准射击,就用陀螺仪微调实现。最后分享两组和平精英高端玩家介绍的灵敏度设置,分别是来自不求人和花老湿的分享。

  • 我和男闺蜜的老婆二婚(我找了老婆的闺蜜做老婆)

    后来,她渐渐和前妻失去了联系,张萍的丈夫一年前死于一场事故,她孩子想送她去养老院,她不想给孩子增加负担,就没去。我认为张萍是我前妻的好朋友,她帮助了我,所以我同意了她的请求。我们经常和一群朋友去喝酒聊天,这样,我和张萍成了朋友。在她的精心照料下,我身体恢复的很快,出院后,我请张萍出去吃饭,以示感谢。我们的婚姻生活非常和谐,张萍非常关心我。我心里是想和张萍好好过的,但是她最近的所作所为让我很疑惑。

  • 红掌的养殖方法和注意事项大全(这么养开花多又艳叶子油亮)

    红掌的养殖方法和注意事项大全红掌的养殖方法:春秋三四天浇水一次,夏季一两天浇水一次,冬季七八天浇水一次。但过于阴暗的生长环境,也会使它生长缓慢与死亡。当同一根系的花蕾过多的时候,需要将一侧的花蕾修剪掉,好减轻根系的负担。