含磷阻燃剂阻燃机理及应用技术

和无机磷阻燃剂相比，有机磷阻燃剂对聚合物的物理机械性能影响较小，并且和聚合物的兼容性好，因此成为近年来倍受青睐的阻燃剂。国外已有一系列的有机磷阻燃剂产品投入使用，并有新产品不断问世，我国目前对有机磷阻燃剂的开发和研究进行的较多，但真正能投入生产形成产品的尚不多见，因此，有机磷阻燃剂在我国具有很好的发展前景。

有机磷阻燃剂包括磷（膦）酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、氧化膦、含磷多元醇等，但应用最多的则是磷（膦）酸酯及其齐聚物。如Fyrol76是由乙烯基膦酸二(2-氯乙基)酯与甲基膦酸酯缩聚生成的一种齐聚物，它既可单独使用，也可与N-羟甲基丙烯胺并用，以过硫酸钾为催化剂引发自由基聚合反应，使N-羟甲基接枝于纤维素上，使含纤维素的织物，如棉或其混纺织物获得阻燃性。

阻燃纺织品中应用最广的有机磷盐是四羟甲基氯化磷（THPC），它也是世界上使用最广泛的棉阻燃剂之一，其分子式为[P(CH2OH)4]Cl。THPC不仅阻燃效果优异，而且对织物的其他性能和手感影响都很小。目前，以THPC为中心已发展出多种阻燃整理技术，包括THPC-胺法、THPOH（四羟甲基氢氧化膦）-胺法和Proban法等。此外，人们对THPC的制备过程加以改进，制备出其它的类似有机磷盐阻燃剂如THPS（四羟甲基硫酸膦）和THPA（四羟甲基醋酸磷）。

氧化磷阻燃剂在天然纤维中也有使用，三(氮杂环丙烯基)氧化膦（APO）是一种用于棉织物的阻燃剂，它不仅赋予棉织物以阻燃性，而且使棉织物获得免熨性能，但氮杂环丙烯基的安全卫生问题限制了APO的工业应用。而一些含两个反应基团的苯基氧化膦，如二苯基-2,5-二(羟乙氧基)苯基氧化膦、甲基二(3,5-二溴-4-羟乙氧基苯基)氧化膦等则用于阻燃聚脂纤维。

2.3磷氮阻燃剂

磷氮阻燃剂在天然纤维织物的阻燃中有着举足轻重的作用，因此，有必要将其作为一类阻燃剂，单独列出。

磷氮阻燃剂多用于棉纤维的阻燃整理，磷元素能促进棉纤维脱水成碳，而氮元素对提高磷元素的阻燃性能具有协同效率，因此许多磷氮阻燃剂用于棉纤维的阻燃都有不错的效果。磷氮阻燃剂主要包括含氮磷酸盐（酯）和近年来备受关注的磷氰阻燃剂。但磷氰阻燃剂生产厂家很少，成本很高。

磷氰阻燃剂由于高含量的磷和氮而具有优异的阻燃性能，目前，已有多种多样的含羟基、胺基、卤素以及碳羰基等各种功能基团的磷氰阻燃剂被合成并用于各种材料的阻燃研究[8]，但由于磷氰阻燃剂的合成工艺通常都比较复杂，因此多数尚处于研究阶段。在阻燃纤维素织物中，也有许多相关的研究，而且有不错的效果。如六羟甲氨基环三磷杂三氮三烯（HHMAPT），它由六氨基环三磷杂三氮三烯（HACTP）与甲醛反应制得，用其对棉织物进行浸轧—干燥—固化工艺整理，再对织物进行洗涤，整理后织物阻燃性能有了较大改善，而且对其物理机械性能的影响也很小。

纤维素织物中现在使用较多的磷氮阻燃剂是含氮磷酸盐（酯），例如目前广泛应用于棉麻等纤维素织物的阻燃剂Pyrovatex CP，其分子式为(CH3O2POCH2CH2CONHCH2OH。用它整理得织物阻燃性，耐洗性，手感都非常好，穿着舒适，对色度影响也不大。还有目前研究较多的集酸源、炭源或集酸源、炭源和气源于一身的膨胀性阻燃剂，它们多为含氮的磷化合物。三的磷酸盐（酯）化合物经各种实验証实也是一种阻燃性能优异且耐洗的阻燃剂[9]。

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3协同阻燃效应

磷和其他元素之间的协同阻燃效应许多文献都有报道，其中以氮—磷协同阻燃效应的研究最多。关于磷—氮协同效应机理研究的还不够完善，文献[10]报道分析氮可能从三个方面提高磷的阻燃效率，（1）氮与磷在燃烧过程中首先形成磷胺结构，磷胺更易与纤维素发生酯化反应，这种酯的热稳定性好﹔（2）氮原子的存在有利于磷系阻燃剂分解形成聚磷酸，起到很强的催化脱水作用﹔（3）含氮化合物与磷酸结合，在火焰中有吹胀作用，可使纤维发生膨化，形成焦炭。并非所有的含氮化合物与磷都有协同效应，不同含氮化合物具有不同的协合能力，有些含氮化合物具有相消效应。除此之外，也有许多有关磷元素与其他元素，如卤素[11]、硼[12]元素等之间的协同效应的研究。

4结束语

在卤素阻燃剂影响力逐渐减小的形势下，含磷阻燃剂由于其低毒、持久、热稳定性好等特点受到广泛关注，在阻燃纤维素织物研究领域占据越来越重的份量。但我们也应看到，到目前为止，所有含磷阻燃剂都存在各自的缺点，如不耐水洗、成本高、影响织物其他性能等，这些都需要通过我们的努力加以解决。

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