新型季戊四醇类单质膨胀型阻燃剂制备研究(3)

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1.2所示：

表1.2 膨胀型阻燃剂的组成及作用

基本组分作用代表物质

酸源使多羟基化合物脱水炭化磷酸铵盐、磷酸酯、硼酸盐

碳源炭化形成碳骨架新戊二醇、季戊四醇、淀粉

气源燃烧时产生大量的气体，

产生膨胀效果并隔热三聚氰胺，双氰胺，聚磷酸铵、

硼酸铵

1.2.1.2 膨胀型阻燃剂(FIR）的分类

FIR主要分为两大类，一类是混合型FIR，另一类是单组分FIR。

(1) 混合型FIR是将炭、酸、气三源按比例混合成的阻燃剂。混合型FIR主要分 APP类和MA类。APP类FIR主要应用于聚烯烃、涂料等的阻燃。MA类主要阻燃尼龙等。

(2) 单组分膨胀阻燃剂就是集炭源、酸源、气源于同一个分子内的阻燃剂[ ]。现在，大多在实验室阶段。单组分FIR是单组分大分子的阻燃剂，具有热稳定性和相容性好，抗吸湿性强，抗迁移性好等优势。

季戊四醇是一种重要的化工原料，可广泛应用于涂料、油漆、炸药、非离子型表面活性剂、医药等生产，季戊四醇深加工可得到很多种高附加值精细化工产品[ ]。季戊四醇与其衍生物的分子结构中因为含有多个羟基官能团，并且结构对称的含碳量高，非常适合膨胀阻燃体系，因此季戊四醇类单质膨胀型阻燃剂的合成研究在合成膨胀型阻燃剂中占据着重要作用[ ]。

目前季戊四醇单质膨胀型助燃剂研究很多，如国外已经商品化的季戊四醇及其衍生物CN329，该系列产品都是一些性能优良的膨胀型阻燃剂，在燃烧室集发泡、结炭为一体，使其的阻燃性能良好。其合成方法主要通过季戊四醇在乙腈、二氯甲烷和四氯甲烷等有机溶剂中合成，然后在相同的有机溶剂中与季胺进行反应制得，但该法不仅消耗大量的有机溶剂，而且操作麻烦，易给环境造成污染[ ]。国内这方面的研究也相当活跃，陆陆续续有不少新型季戊四醇类单质膨胀型阻燃剂问世[ ]。优化工艺条件，减低生产成本是以季戊四醇类为碳源的膨胀型阻燃剂的研发的关键。

1.2.2 膨胀型阻燃剂的发展趋势

由于社会的进步，人们对环境保护越来越重视，不仅要求阻燃剂具有良好的阻燃性能，而且要求其在阻燃时无毒气产生，同时又不影响被阻燃材料性能，因此膨胀型阻燃剂有了良好的发展空间。未来阻燃剂的发展方向概括起来主要有以下几个方面[ - ]：

(1)“三位一体”：集炭酸气三源于一个分子中，解决了相容性问题。

(2) 微细化：改善FIR分散度，提升相容性，减少对材料性能的影响。

(3) 协同作用：可减少FIR用量，使材料性能不变，提高阻燃效率。

(4) 聚合型IFR：将FIR单体与材料聚合，耐候性好、吸潮性低，提高相容性，减少迁移。

(5) 微胶囊化：用成膜物质将阻燃剂进行包裹，使其胶囊化，提高相容性。

1. 3 膨胀型阻燃剂的阻燃机理

膨胀型阻燃剂主要通过形成多孔泡沫炭层，而在凝聚相起阻燃作用的磷酸氢铵受热分解，生成具有强脱水作用的磷酸和焦磷酸，使季戊四醇酯化，进而脱水碳化[ ]。此炭层经由以下几步形成：首先在低温度时，酸源放出无机酸，使化合物脱水。在稍高于前一步的温度下，体系中的胺为催化剂，发生酸醇的酯化反应，体系熔化，反应中产生了使体系膨胀的气体。反应结束后，被阻燃材料表面生成隔绝空气的有很多洞的泡沫炭层。