红磷阻燃剂的阻燃机理

发布时间:2023-01-12

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单质磷易燃,但在树脂中,红磷等含磷添加剂的作用过程不是纯氧化,含磷添加剂主要作用于凝聚相。红磷阻燃剂的阻燃机理如下:

形成的磷酸或多聚磷酸作为脱水剂,在燃烧产物表面形成高粘度的熔融玻璃状致密碳化层,碳的形成减少了从火焰到凝聚相的热传导。磷酸可以吸收热量,因为它可以防止一氧化碳氧化成二氧化碳,减少加热过程。

阻燃剂

当聚合物表面化合物与空气隔绝时,脱水水蒸气吸收大量热量,使聚合物表面的阻燃剂通过热分解释放出挥发性磷化物。分析表明氢原子浓度大大降低,说明红磷分解的PO和HPO自由基捕获了聚合物燃烧产生的H。

在凝聚相上形成一层薄的玻璃态或液态保护层,从而减少氧的扩散,减少气相与固相之间的传热传质,抑制碳的氧化过程,减少含磷阻燃剂的热分解。

每种磷系阻燃剂的阻燃机理是由阻燃剂的结构和燃烧产物决定的,该机理是这三种组合协同阻燃效果的主要机理。

微胶囊红磷的阻燃机理:

在聚合物中添加包覆红磷的阻燃机理有以下几个方面:燃烧时形成磷酸衍生物,作为热吸附剂,阻碍进一步燃烧;拦截自由基,提高热稳定性;与氧气反应形成磷氧基团,继续与聚合物反应产生交联结构,得到磷氧交联炭化层;它与环境中的氧气反应生成含氧磷酸盐,具有很强的吸湿性,能降低燃烧聚合物的表面温度,促进聚合物的表面湿度与聚合物的表面碳化。

红磷的阻燃机理一般被认为是在凝聚相中进行的。当含有红磷阻燃剂的聚合物燃烧时,红磷首先被氧化生成磷酸,然后磷酸进一步脱水生成偏磷酸和聚偏磷酸,从而在聚合物表面形成不可燃的液体保护膜。同时,由于偏磷酸和聚偏磷酸的强烈脱水作用,使高分子材料表面脱水碳化,形成致密的碳化层。液体和炭化层一方面隔热阻氧,同时有效阻止聚合物高温分解产生的可燃气体扩散,从而抑制材料燃烧,达到阻燃的目的。与其他添加型磷系阻燃剂相比,红磷具有更高的磷含量,因此,为了达到同样的阻燃水平,红磷的添加量要比其他阻燃剂少,用它制成的聚合物物理机械性能更好。