阻燃剂知多少？

阻燃剂，赋予可燃聚合物难燃性的功能助剂，主要针对高分子材料的阻燃设计；根据其用途可分为添加型和反应型两种。

所添加的阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)以及非卤。

有机系以溴系阻燃剂为主，以溴系、磷氮、氮、红磷为主，无机阻燃剂主要有锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系等。

反应性阻燃剂则参与了单体的聚合反应，因而使聚合物本身含有阻燃成分，其优点是对高分子材料的使用性能影响更小，阻燃性能更持久。

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阻燃剂作用机理研究

阻燃剂的作用机制较为复杂，目前还不十分清楚。一般说来，卤素化合物遇火加热就发生分解反应，分解卤素离子与大分子化合物反应生成氢卤化。另一种方法是将大分子化合物在大分子燃烧时大量增殖的活性羟基游离基(HO·)反应，使其浓度下降，燃烧速率减缓，直至火焰熄灭。

卤中，溴素的阻燃性比氯大。磷型阻燃剂的作用是，它在燃烧时生成偏磷酸，并将其聚合为非常稳定的多聚体，使其成为塑料的保护层。

阻燃剂在吸热、覆膜、抑制链式反应、不燃气体窒息等方面都具有一定的阻燃作用。大多数阻燃剂是通过几种机理来实现阻燃的。

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阻燃剂分级。

(1)按元素种类划分为卤系、有机磷系及卤-磷系、氮系、硅铝-镁系、钼系等；

(2)根据阻燃性能可分为膨胀型阻燃剂，成碳阻燃剂等；

(3)无机阻燃剂、有机阻燃剂、聚合物阻燃剂等按化学结构分类；

(4)根据阻燃剂与所用材料之间的关系，可以将加入型和反应型阻燃剂分类，其中反应型阻燃剂参与了高分子的化学反应。

卤系阻燃剂

本文介绍了卤系阻燃剂在国内外的应用情况。卤阻燃剂主要应用于电子、建筑等行业，其中约50~100种含卤阻燃剂覆盖了市场需求。

卤素阻燃剂之所以受关注，主要是因为卤系阻燃剂的阻燃性较高，其价格适中，其性能价格比其他阻燃剂难以与此指标相比较，加上卤系阻燃剂品种多，应用范围广，受到人们的青睐。然而，卤素阻燃剂在热裂解或燃烧时会产生较多的烟、腐蚀性气体，并会产生二恶英问题。

电子/办公设备、建筑等行业所使用的80%以上的含卤阻燃剂，主要用途是苯乙烯类及其共聚物、热塑性工程塑料、环氧树脂。

磷化阻燃剂

含有磷的化合物可以用作热塑性塑料、热固性塑料、织物、纸张、涂料、粘合剂等。这类阻燃剂有红磷、水溶性无机磷酸盐、不溶性聚磷酸铵、有机磷酸酯类、磷酸盐类、氧化膦类、氢弹烃基磷酸酯类、溴芳烃类等。

卤阻燃剂虽然阻燃性能较好，但存在着环境污染和毒性等问题，而磷系阻燃剂除了对苯乙烯、聚烯烃等几大类聚合物外，还具有很好的阻燃性能，且二次污染小，因此引起人们的重视。

磷酸盐类

磷酸一铵和磷酸二铵仍然是纤维与织物、无纺布、纸张、木材以及许多纤维素的有效阻燃剂。纤维素可以生成磷酸，使纤维素羟基酯化，产生的纤维素分解成碳，改变热降解过程，从而实现阻燃。由于它们在水中溶解，所以它们的阻燃性不能持久。该产品是当前膨胀性阻燃剂的一个重要组成部分。

红磷

红磷是一种非常有效的阻燃剂，可以应用于含氧聚合物，如PC、PET、PBT、PPE，它们在欧洲用作尼龙元件的阻燃剂。因为红磷会与大气中的水发生反应，产生有毒的磷化氢，所以需要对工业产品进行稳定处理。

三羟基磷(膦)酸。

三羟基磷(膦)作为高度填充的不饱和聚酯(例如氢化铝，碳酸钙)的稀释剂。作为卤素的协效剂，其作用不如氧化锑有效，但加工性较好。三羟基磷酸三丁基磷酸酯主要是三丁基磷酸三辛酯，三辛基磷酸酯和三丁氧基乙基。

二甲基磷酸甲酯含磷25%，是一种非常有效的阻燃剂。其高挥发性限制了应用。用于聚氨酯硬泡，高填充热固性树脂。粘度稀释剂也可用于高填充热固性树脂。以氨甲酸为发泡剂和胺类催化剂时，二乙基磷酸乙酯相对稳定。

芳基磷酸盐类

非卤阻燃剂主要用于聚氯乙烯和醋酸纤维素的不燃增塑剂以及用作PPE、PC/ABS合金等工程塑料。

三苯磷酸烷基化合物。

芳香磷酸盐均为液体，其主要产物是由合成异丙基吲哚或异丁基苯酚制成。制备方法是将酚烷基化，然后与磷酰氯反应。所以烷基化三芳基磷酸酯是一种混合物。

磷酸三丁苯酯类抗氧化性好，但增塑性差。磷酸三基二苯酯是***有效的PVC阻燃剂。在欧洲使用，但也是***易挥发的。膦酸烷烃二芳基膦酸酯具有良好的增塑性，在PVC材料中应用较低，其烟度也低于三芳基膦酸。

2-乙基己基二苯基磷酸酯。

2-乙基己基二苯基磷酸酯被美国食品与药物管理局批准用于食品包装。异癸基二苯磷酸酯因其烃基不易挥发，可用于PVC电缆，特别是高压电缆。

二聚芳香磷酸的挥发性很低，它与苯二酚、对苯二酚和二苯酚的联接基是一样的。应用于热塑性塑料(如PPE,PC/ABS)。

一种改性的聚苯醚(PPE)

一种具有较高抗冲性的PPE(PS-HI)与PPE(PPE)混合物。按分级，一般含PS-HI55%~65%。磷酸盐虽不能使PS-HI达到UL94的阻燃性，但可用于工业阻燃PPE树脂，并达到UL95V-0级。PPE通过磷酸盐产生磷酸化，使得PPE形成炭，具有阻燃作用。工业性阻燃剂为液体烷基化的三芳膦酸或二烯酸酯。

三芳基膦酸盐。

三芳基膦酸盐在加工过程中挥发，造成应力断裂。使用二磷酸不挥发性可以降低应力断裂。双酚A可以作为二磷酸的联结基。

卤素磷酸盐

在硬质聚氨酯泡沫产品中，含有磷酸卤烷基酯的产品。但是热稳定性不佳。但是由于含卤磷酸的基性毒性，已被欧盟和其他大多数***禁止使用，我国也不建议使用。

磷类氧化物。

磷酸盐中的P-C键具有水解稳定性，其含磷量比磷酸芳酯高，是一种更为有效的阻燃剂。其二元醇和三元醇是一种活性阻燃剂，用于聚氨酯和环氧。

该磷化物作为阻燃剂能抑制凝聚相中的自由基反应，它们本身也能产生玻璃状物质，直至传热和传质阻隔。目前，有机磷阻燃剂已成为卤代阻燃剂的替代品。

有机氢氧化合物

有机氢氧是一种重要的阻燃材料。有机氢氧化物易加工，相对无毒，不会产生有毒、腐蚀性气体，而且抑烟，重要的是比卤素、阻燃系统便宜。

这种阻燃剂配比合理，能使材料满足多种试验要求。无机氢氧化铝是销售***多的阻燃剂，主要用于加工温度低于200℃的合成橡胶、热固性树脂和热塑性树脂。由于存在环境问题，含卤和磷阻燃剂对环境的影响，无机氢氧化物阻燃剂的应用不断增加。

氢氧化铝(ATH)

氢氧化铝是一种常用的阻燃材料。本品为无毒白粉，白色至淡白色粉末，相对密度为2.42，莫氏硬度为3.0，加热到超过320℃时，氢氧化铝因失水损失34.6%。

在处理温度低于190~230℃的氢氧化铝时，氢氧化铝是一种优异的阻燃剂，其粒径大小对其热稳定性有很大影响。

氢氧化铝是一种阻燃材料，广泛应用于弹性体、热固性树脂、热塑性塑料等，还广泛用于生产阻燃地毯上苯乙烯-丁二烯乳液，用于生产阻燃绝缘橡胶电缆、保温泡沫、输送带和软管。适用于大顶棚和墙壁的全不饱和树脂中，用于洗手间用具，