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阻燃剂红磷的微胶囊化
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2016-10-28 10:55:38 |
红磷是一种无机填充体系良好的阻燃协效剂，其阻燃机理是:加入它的聚合物燃烧时，经历一系列变化生成聚偏磷酸;形成一层又粘又薄的膜，紧紧的包覆在聚合物表面，隔绝空气中的氧气使燃烧停止。
但单独使用红磷是不够的，它作为ATH和MDH的 阻燃协效剂使其阻燃性得到极大的提高。红磷对体系物理机械性能破坏很大，而且其颜色限制了使用范围，因此需要阻燃剂红磷的微胶囊化。
阻燃剂红磷的微胶囊化是在红磷表面包覆一层或几层保护膜而形成的，此包覆层不仅可防止红磷颗粒与氧及水接触而产生磷化氢，而且可避免红磷由于冲击加热而引燃。微胶囊化红磷与普通红磷相比，阻燃效率高，对制品的物理机械性能影响小，能改善阻燃剂与树脂的相容性，且低烟、低毒，与树脂混合时不放出PH3，同时也不易被冲击加热引燃，耐候性及稳定性也较佳。
按照包覆红磷的材料的不同，红磷包覆可分为无机包覆法、有机包覆法及无机2有机复合包覆法等三种。当前所采用较多的无机2有机包覆红磷系先在红磷上包覆一层Al(OH)3、Zn(OH)2等无机层，再包覆一层酚醛树脂、三聚氰胺2甲醛树脂或环氧树脂有机层的方法，是当前红磷表面改性较为理想的工艺。
阻燃剂红磷的微胶囊化与普通红磷相比，不仅保持了原有红磷的优点，而且更具有实用性。首先它的阻燃效率高，对制品的物理、机械性能影响小。且能赋予被阻燃材料较好的抗冲击性能，能改善阻燃剂与树脂的相容性，可使红磷均匀地分散在树脂中;其次，它的热稳定性好，可用于某些需高温加工成型的高聚物制品，且低烟、低毒，与树脂混合时不放出PH3，也不易被冲击引燃，粉尘爆炸危险性大为减少;再次，包覆红磷在耐候性、电气性能、适用期及在被阻燃基材中的稳定性等方面也远优于普通红磷。
磷酸三苯酯阻燃剂tpp具有良好的透明性、柔软性以及抗菌性，具有耐水、耐油、电绝缘性好和相容性好的优点。主要用于纤维素树脂、乙烯基树脂、天然橡胶和合成橡胶的阻燃增塑剂，也可用于三乙酸甘油酯薄酯和软片、硬质聚氨酯泡沫、酚醛树脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。
将硅酮化合物作为阻燃剂的研究始于20世纪80年代初期。1981年，Kamber等，发表关于聚碳酸酯与聚甲基硅氧烷共混，可使阻燃性能提高的研究报告。虽然有机硅阻燃剂的研究开发落后于卤系及磷系阻燃剂，但是，有机硅阻燃剂作为一类新型的无卤阻燃剂，以其优异的阻燃性、成型加工性和环境友好而独具风采。有机硅阻燃剂有硅油、硅树脂、带功能团的聚硅氧烷、聚碳酸酯一硅氧烷共聚物丙烯酸酯一硅氧烷复合材料以及硅凝胶等。以硅酮化合物阻燃的高分子材料，硅酮阻燃剂多半会迁移到材料的表面，形成表面为硅酮富集层的高分子梯度材料。
一旦燃烧时，就会生成硅酮特有的、含有一S i-O键和一Si-C-键的无机隔热绝缘保护层，既阻止了燃烧生成的分解成物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到了高阻燃化、低发烟量、低有害性的目的。目前开发应用的有机硅阻燃剂有美国DowCorning公司开发并商品化的“D.C. RM ”系列阻燃剂:日本NEC与GE东芝有机硅公司共同研究开发的硅酮阻燃剂“XC-99-B6645";还有美国GE公司开发的SFR104有机硅树脂等。
磷系阻燃剂的阻燃作用主要体现在火灾初期的高聚物分解阶段，因其能促进聚合物脱水发化，从而减少聚合物因热分解而产生的可燃性气体的数量，并且所生成的碳膜还能隔绝外界空气和热。通常，磷系阻燃剂对含氧聚合物的作用效果最佳，主要被用在含羟基的纤维素、聚氨酯、聚酯等聚合物中。对于不含氧的烃类聚合物，磷系阻燃剂的作用效果就比较小。
膨胀体系的炭由聚合物在较低的温度下不完全裂解或氧化生成。炭的形成速率很快且涉及热氧化。这种炭形成的复杂结构可作为阻隔分解气体和熔融聚合物通过的屏障。炭层的膨胀倍数、膨胀速率、强度及组成也是影响炭层质量的重要因素。
另据报道，炭层的一些物理性能如机械强度、连续性、孔的开闭性、气体和液体的穿透性等比膨胀度更有效。SEM显示加入无机添加剂后,蜂窝状炭结构倾向开裂,使氧指数下降。因此为确保有良好的阻燃性,小室的尺寸应控制在一定范围。这是由于小室中空气虽然可以降低热传导率,但如果小室体积过大,则空气对流可以提高热传导率。热传导率的增大导致热降解加快,从而降低阻燃作用。
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