紅磷阻燃劑在塑膠材料中的應用及問題 ????DATE: 2019-02-15 16:17

在塑料中添加阻燃劑可以解決多數塑膠材料可燃的問題。目前市面上運用最廣的阻燃劑有無機阻燃劑,鹵系阻燃劑,磷系阻燃劑,氮-磷系阻燃劑等,而無鹵、低煙、低毒的環保型阻燃劑一直是人們追求的目標。無鹵阻燃劑主要包括磷系阻燃劑及無機水合物,紅磷阻燃劑由于其阻燃效果好,阻燃效率高而被廣泛運用到塑膠、熱熔膠、橡膠、涂料等產品。

紅磷是一種紫紅或略帶棕色的無定形粉末,是一種P4分子組成的無機高分子化合物,不溶于水、稀酸和很多有機溶劑,但略溶于無水乙醇,溶于三溴化磷和氫氧化鈉水溶液。紅磷是安全火柴的主要原料,說明它具有極易燃的特性。那為什么這種可燃的物質可以作為阻燃劑被廣泛運用呢?這主要與紅磷的阻燃機理有關:一方面紅磷與塑膠材料一起燃燒的過程中經過一系列的變化形成聚偏磷酸,它形成一種又粘又薄的膜包裹在聚合物的表面,因此降低了氧氣與聚合物的接觸抑制了氧化的過程;另一方面,紅磷形成的磷酸,偏磷酸,聚偏磷酸等作為脫水劑促使聚合物脫水成炭,增加阻燃的作用。

如果直接使用紅磷阻燃劑會存在很多的問題:(1)紅磷在空氣中很容易吸收水分,生成H3PO4H3PO3H3PO2等物質,使紅磷變粘,失去流動性,而產生的磷酸更易吸水,日久紅磷將變為稀泥狀物質。紅磷存在高分子材料制品中一定時間后,制品表面的紅磷吸潮氧化,使產品表面被腐蝕而失去光澤和原有的性能,并慢慢向內層深化;(2)紅磷與樹脂相容性差,不僅難以分散,而且會出現離析沉降,使樹脂的粘度上升,這給樹脂的澆注、浸漬、操作等帶來困難,也會導致合成材料的性能下降;(3)紅磷長期與空氣接觸,在生成磷的含氧酸的同時,會放出劇毒的PH3氣體,污染環境;(4)紅磷的吸濕性和表面不穩定性對塑料制品的物理性能有不良的影響,尤其對弱電元件的漏電性和高壓元件的絕緣性影響更甚;(5)紅磷易為沖擊所引燃,干燥的紅磷粉塵具有燃燒及爆炸危險;(6)紅磷的深紫紅色易使產品著色,紅磷通常只能與深紅色或黑色的材料配伍。

人們通過對紅磷進行適當的處理避免其發生上述問題。這些處理方式主要包括微膠囊化處理,白度化處理。微膠囊化是一種特別的包覆技術,即對紅磷進行包覆,它通常是通過高分子薄膜將紅磷顆粒進行封閉包覆,微膠囊化的紅磷不僅提高了與塑膠聚合物的相容性,著火點也提高,同時由于高分子膜的包覆作用使其與空氣隔絕不易被氧化。另外制作紅磷微膠囊的過程中,可以在其表面沉積一層白色的氫氧化鋁,即白度化處理,可以改善顏色的限制使其應用更加廣泛。

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