阻燃劑是用以改善材料抗燃性的一種物質(zhì)，即阻止材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。阻燃劑主要用于天然以及合成高分子材?包括塑料、橡膠、纖維、木材、紙張、涂料等)的阻燃。然而，需要注意的一點是，含有阻燃劑的材料不能成為不燃材料，它們在大火中仍能燃燒，不過它們可防止小火發(fā)展成災(zāi)難性的大火，即只能減少火災(zāi)的危險，但不能消除火災(zāi)的危險。阻燃劑的種類和類別很多，而隨著人們環(huán)保意識越來越強(qiáng)，對阻燃劑的環(huán)保要求也越來越高，作為相對無污染高性能的磷系阻燃劑，十分有應(yīng)用前景，這里主要介紹一下磷系阻燃劑。
磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理
理論上，阻斷燃燒過程中的三要素(熱源、可燃物、氧)之一，即可阻斷燃燒。通常情況下，固態(tài)物質(zhì)(如高聚物)在空氣中的燃燒可分為三個階段:首先，物質(zhì)受熱后分解產(chǎn)生可燃性氣體;其次，此可燃產(chǎn)物在空氣中燃燒;最后，燃燒產(chǎn)生的部分熱量使固體物質(zhì)或熔融態(tài)物質(zhì)繼續(xù)分解，并使燃燒持續(xù)。如果使上述三個階段中的一個或數(shù)個中止，即可使材料獲得阻燃性，這些常通過氣相阻燃、凝聚相阻燃或中斷熱交換等機(jī)理實現(xiàn)。其中凝聚相阻燃有助于材料的炭化，氣相阻燃主要是減緩火焰中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。氣相阻燃和凝聚相阻燃長期以來就是被公認(rèn)的兩種阻燃模式，實際上，阻燃往往是幾種阻燃模式共同作用的結(jié)果，很難歸于某個單一阻燃機(jī)理的功效。
阻燃劑發(fā)生阻燃效應(yīng)有物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)之分：物理效應(yīng)，有稀釋可燃物質(zhì)作用、吸熱作用和隔離空氣的作用;化學(xué)效應(yīng)，有炭化作用、消除自由基作用和磷酞化作用。
凝聚相作用機(jī)理:磷系化合物受熱后分解生成磷酸，磷酸作為一種有效的脫水劑可以促進(jìn)聚合物脫水炭化，形成的穩(wěn)定炭層從而可以有效抑制燃燒區(qū)域物質(zhì)以及能量的交換，達(dá)到阻燃目的。氣相阻燃機(jī)理的作用過程為:含磷阻燃劑在燃燒過程中分解形成的磷氧白由基可以與燃燒區(qū)域的氫氧白由基結(jié)合，捕獲促進(jìn)燃燒反應(yīng)鏈增長的游離基（燃燒物），以終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（燃燒發(fā)生的基礎(chǔ)），從而達(dá)到抑制燃燒的目的。磷系膨脹性阻燃劑，在加有阻燃劑的聚合物燃燒時在其表面生成很厚的多孔炭層，此層隔熱、隔氧，又可阻止可燃?xì)膺M(jìn)入燃燒氣相，致使燃燒中斷。
磷系阻燃劑主要在凝聚相起阻燃作用，尤其是對含氧聚合物材料。部分揮發(fā)性磷系阻燃劑在氣相中發(fā)揮阻燃作用，是最有效的火焰抑制劑。研究表明，平均而言，含磷自由基比溴自由基活性高4倍，是氯自由基的10倍以上。它們在火焰中可裂解生成小分子PO,PO2,HPO2等，使得火焰中氫自由基濃度降低，這樣燃燒中的鏈支化反應(yīng)就無法進(jìn)行，從而阻止燃燒繼續(xù)下去，如三苯基磷酸酯(TPP)、間苯二酚磷酸酯（RDP）。
大部分磷系阻燃劑能有效提高高分子材料的成炭率，特別是對含氧高聚物。此時，磷化合物是一種成炭促進(jìn)劑。磷化合物受熱首先分解，并與燃燒表面的聚合物(含氧聚合物)發(fā)生交聯(lián)，或與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)生成磷的含氧聚合物，覆蓋在聚合物表面形成一個保護(hù)層。由于磷酸具有較強(qiáng)的脫水性，使得聚合物表面直接脫水炭化，避免可燃性氣體的生成，同時在燃燒聚合物表面形成焦炭層。
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