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    随着我国经济平稳快速地发展,我国阻燃剂工业迎来了重要的发展机遇,但也面临新的挑战。我国阻燃剂工业的生产和市场需求持续发展,2006年我国阻燃剂工业总产能为350kt/a,实际产量120kt/a,市场需求超过200kt/a,所以每年要从美国、以色列等国进口大量的阻燃剂。

    在发展阻燃剂的时候,我们也要保护好环境不受污染,所以传统的卤系阻燃剂在燃烧时会产生有毒卤化氢和烟雾,特别是还有致癌作用的二噁英,因此它的使用受到了很大的限制,所以研究人员在寻求卤系阻燃剂的替代品,同时促进新型阻燃材料的出现。新的阻燃剂在具有低放热率、低生烟性和低毒性等优点的同时,阻燃效率也不会降低。而我研究的含磷阻燃剂在新型阻燃剂中有着重要的地位,它既克服了传统阻燃剂燃烧烟雾大、产生有毒及腐蚀性气体的缺点,又改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理机械性能的缺陷[1]。

    磷系阻燃剂按使用方法可分为两类:添加型和反应型;按组成和结构可分为无机磷化合物和有机磷化合物。无机磷系阻燃剂包含红磷和磷酸盐类;有机磷系阻燃剂包含磷酸酯、鏻盐、膦酸酯和亚磷酸酯等等[5,6,7]。

    红磷作为织物、尼龙、聚苯乙烯、橡胶等的阻燃剂,在日本、德国和美国等早已使用,并有商品销售。红磷无毒安全,热稳定性好,添加量少。长链聚磷酸铵,APP,是一种高效无机阻燃剂,产品接近于中性,所以可以与其他物质配伍,阻燃性能比较持久。膦酸酯阻燃剂近年来发展很快,具有耐水耐溶剂的特性,阻燃性能好。鏻盐是反应型阻燃剂,但由于生产过程不环保,产生有毒物质,所以被改性研究,现在多用于工作服和防雨布的阻燃。

    阻燃剂是一种从根本上抑制、消除失控燃烧的材料。根据阻燃剂的使用特性,磷系阻燃剂添加包括两种方法。物理方法:在高分子材料中混入或涂覆阻燃剂,以减少可燃材料的比例,这样可用阻燃剂将可燃材料与氧化剂、热源隔开,以及覆盖于可燃材料表面;化学方法:用具有活性官能团的阻燃剂与可燃材料表面进行枝接反应,以获得阻燃效果。目前,磷系阻燃剂的阻燃机理主要有以下几种[1,8]:

    (1)成炭机理 磷系阻燃剂受热分解时产生有吸水或脱水效果的强酸,它可以促进多羟基化合物脱水碳化,形成具有一定厚度的不易燃烧炭层,将材料与氧化剂、热源隔开,阻止热量的传递,从而阻断燃烧的进行。

    (2)连锁反应阻止机理(热处理) 以阻燃剂热分解产生的气体作为催化剂,与可燃材料气体反应生成不燃或难燃性气体,从而中断可燃性气体的连锁反应。高分子材料的燃烧过程是一个先吸热后放热的过程,阻燃剂在其中起的作用分为隔热、吸热与热传导三个方面:○1在材料未燃烧前,熔融态的阻燃剂会流淌覆盖在材料表面,而且会在材料表面发泡炭化形成泡沫层,可以阻止热量交换和氧气物质交换;○2当阻燃剂分解后,以熔融相变、放出结晶水等形式来吸收热量,这样可以阻止材料达到热分解或着火点温度;○3通过释放气体,使热量迅速扩散,降低材料的温度及热量积累。

    (3)气体稀释机理 阻燃剂在高温下,分解产生出难燃或不燃性气体(如H2O,CO2),稀释了材料周围可燃气体的浓度,也降低了氧气含量,在可燃物周围形成气体保护层,同时也带走了部分热量,从而达到阻燃的目的。

    但是当前采用的复合阻燃剂的添加量还是过多,需要提高其在基体中的分散性。如何提高复合阻燃剂的热性能、加工稳定性和加入后材料的力学性能,同时改善其低烟无毒和环境友好性,依然是制备高阻燃性、高热稳定性的无卤阻燃PBT树脂的首要问题。

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