耐热阻燃材料研究的进展

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1、耐热高磷含量磷酸酯阻燃剂研究的最新进展摘要：无卤阻燃材料是未来阻燃领域发展大趋势，研究开发适用于工程塑料的耐热、固体粉末状、高效阻燃性能的无卤阻燃剂是当前阻燃领域研究的热点。针对国内外在无卤阻燃这个领域刚刚起步的现实和目前存在的局限，立足于解决工程塑料无卤阻燃的实际问题，本文采取来源广泛的原材料，设计、合成出了五种具有优良热稳定性、高磷含量、分子量较大的高效无卤磷系阻燃剂。对阻燃材料在不同温度下进行红外和XPS测试发现2004C时，环氧树脂基本没有变化，快速降解的过程主要发生在350C〜400”C,500oC时环氧树脂骨架几乎已经被完全破坏；热降解过程经

2、过分解、酯交换和磷酰等复杂反应形成的炭层能有效阻隔物质传递的能力，证明阻燃剂在环氧树脂受热过程屮主要是在凝聚相发挥阻燃作用。关键词：阻燃剂；阻燃环氧树脂；阻燃机理；热重分析材料是现代科学和社会发展的支柱。高分子材料阻燃剂可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类。按阻具有许多其他材料不可比拟的性能，在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域以成为不口J缺少的材料。然而，大多数髙分子化合物属易燃、可燃材料，一旦燃烧，燃烧速度快，不易熄灭，有些还会产生浓烟和有毒气体，污染环境，危及人民的生命安全，造成财产损失。近几十年來世界上发生的火灾，相当大的一部分与高分了材料燃烧有

3、关。因此，如何提高高分了材料的抗燃牲已成为全世界关注的问题”等。使用阻燃材料预防火灾和减缓火势的芟延扩大，已成为人们的共识。阻燃技术和阻燃材料发展迅速。随着国民经济，快速发展，我国阻燃技术和阻燃材料制备方面亦取得了前所未有的大发展。1・1阻燃剂和阻燃材料1.1.1阻燃剂阻燃剂是用以提高材料的抗燃性，即能阻止材料被引燃以及抑制火焰传播的助剂。它可以使材料具有难燃性、自熄性和消烟性，从而提高产品的安全性能，口J防止引发火灾和抑制小火发展成灾难牲大火的危险。阻燃剂广泛应用于各种高分子材料，已经成为产星仅次丁•增塑剂的第二大助剂，全球阻燃剂消费最已超过100万吨

4、•理想的阻燃剂应该是阻燃效率高，添加呈少,无毒无烟，对环境友好，热稳定性好，便于加工，对被阻燃物各项性能影响小，不渗出，便于冋收，使用方便，使用面广，还要价格便宜。同时貝•有上面这些要求的阻燃剂几乎是不存在的，只能是在满足基本要求的前提F取得最佳的综合平衡。1.1.2阻燃剂的分类阻燃剂品种繁多，性能各异。按化学组成来分类，燃剂与基材的关系不同可分为添加型和反应型：反应型阻燃剂是在被阻燃基材制造过程中加入的，并成为高聚物的结构单元而赋予基材以阻燃牲。此法获得的阻燃性貝有相対永久性，毒性低，対基材性能影响小，但工艺复杂，成本高，所以应用较少。添加型阻燃剂是在

5、被阻燃基材加工过程中加入的，加工工艺筒单，能满足使用要求的阻燃剂品种多，目前应用广泛。另外按照阻燃元素的不同161,阻燃剂可分为卤系、有机磷系及卤.磷系、磷.氮系、舖系、铝.镁系、无机磷系、硼系和铝系等，询三种属丁•有机阻燃剂，后几类属于无机阻燃剂。目前在工业上用呈最大的是卤化物、磷（麟）酸酯（包括含卤衍生物）、氧化佛、氢氧化铝及硼酸锌等。有机磷阻燃剂是与卤系阻燃剂并巫的一类阻燃剂，它品种多，用途广泛.卤系阻燃剂存在很多缺点，如抗紫外线稳定性差，燃烧时生成较多的烟/腐蚀性气体和有毒气体。特别是自1986年起，发现多漠一.苯龊及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧

6、产物中含冇致癌物四澳代双苯并二恶烷及四漠代苯并吠喃后,卤系HI燃剂的使用受到了限制，使得非卤帆燃剂特别是有机磷阻燃剂的研究和开发变得更加重要，虽然有机磷化合物都会有一定的毒性，但它们的致畸性却不高，其分解产物及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中腐蚀性、有毒物也很少。有机磷阻燃剂之所以成为阻燃剂研究中的热点，除了上面的因素外，还因为有机磷阻燃剂除了具有阻燃性能之外，很多品种还同时具有增塑、热稳定等作用。目前，有机磷阻燃剂的研究开发方兴未艾，每年报道很多，综合看来主要集中在：磷酸酯、麟酸酯、氧化磷、磷朵环化合物、缩聚磷酸酯和冇机磷酸盐等方面，近年来，还出现了

7、一些新的类型封如膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂及本质阻燃高聚物等。这里我们着重介绍一卜•磷酸酯阻燃剂和膨胀型阻燃剂。1.1.2・1磷酸酯阻燃剂磷酸酯阻燃剂用作阻燃剂的磷酸酯很多，主要用于聚苯乙烯（PS）,聚氨酯（PU）泡沫塑料，聚酯（PET）聚碳酸酯（PC）和液晶等高分子材料的阻燃•包括只含磷的磷酸酯阻燃剂，含氮磷酸酯阻燃齐珥和含卤磷酸酯阻燃剂等。只含磷的磷酸酯阻燃剂大多数为酚类的磷酸酯，也冇少量的烷基磷酸酯。其中最典型的是已经商品化的间苯二酚双（二尿基磷酸酯）即砌”和双酚A双（二苯基磷酸酯）［18-24］（i）,其常用的合成方法以RDP的合成为例，过最的三氯

8、氧磷与间苯二酚在催化剂作用下反应生成间苯二酚二（二氯磷酸酯）中间体，减压蒸除三氯