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红磷:磷系阻燃剂中的战斗G,效果最好,效率最高

传统卤系阻燃剂燃烧时发烟量大,还会释放有毒腐蚀性气体,而磷系阻燃剂不仅可以克服以上缺点, 还能改善无机阻燃剂添加量升高导致材料物理力学性能下降的缺点。磷系阻燃剂主要是通过在材料与氧化剂、热源之间形成隔离膜来达到阻燃效果,其阻燃效果优良,低烟低毒,无腐蚀性气体产生,因而获得了广泛应用。

有机磷系阻燃剂主要包括磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。无机磷系阻燃剂主要包括红磷(微胶囊化红磷)、聚磷酸铵和磷酸盐(如磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵等)。

磷系列阻燃剂中可能红磷的阻燃效果最好、阻燃效率也最高。因为红磷理论来说是完全的磷单质,磷含量可达100%,虽然包覆后磷含量有所下降,但是还是远远高于其它磷的化合物,加之包覆后的红磷吸潮性和加工热稳定性均便于存储和运输,所以红磷目前作为磷系列阻燃剂在热塑性材料中使用比较广泛。

红磷,又名赤磷(英文名:red phosphorus),是紫红或略带棕色的无定形粉末,有光泽。红磷是磷的同素异形体之一。密度2.34g/cm3,加热升华,但在4300KPa压强下加热至590℃可熔融。汽化后再凝华则得白磷。难溶于水和CS2,乙醚、氨等,略溶于无水乙醇,无毒无气味,燃烧时产生白烟(注:白烟为五氧化二磷),烟有毒。

我国是世界磷资源大国,资源储藏较为丰富,红磷属于无机物,具有较低的成本优势。由于红磷的阻燃效率较高、成本低廉且不含卤素,近年来在国内市场上得到了一定应用,广泛用于多种树脂、不饱和树脂、热熔胶、橡胶、涂料等产品的阻燃。

近年来,无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂一直是人们追求的目标,全球一些阻燃剂供应和应用商对阻燃无卤化表现出较高热情,对无卤阻燃剂及阻燃材料的开发也投入了很大的力量。据分析,无卤阻燃剂主要品种为磷系阻燃剂及无机水合物,磷系阻燃剂中主要就包含了上面说的红磷阻燃剂

红磷作为非卤阻燃剂,应用在多种塑料、橡胶等材料中(如电子器材、电视机壳等),具有添加量低、阻燃性能好、燃烧无烟、价格低等优点。红磷还用于制造火柴、农药、有机合成甚至森林灭火等。

红磷阻燃剂.jpg

不过值得注意的是,在实际应用中,红磷阻燃剂仍存在不少缺点,比如:

红磷极易吸潮和氧化,表面慢慢形成磷的氧化物或酸,同时放出剧毒的磷化氢;

红磷与大多数塑料基体聚合物相容性不好,影响材料性能,加工困难;

红磷的着火点为240~250 ℃,且对热、摩擦和冲击相当敏感,在使用中存在安全隐患;

红磷的本身带有很深的紫红色,易使被其阻燃的制品着色;

红磷可经吸入、食入和皮肤接触等途径进入人体。经常摄入红磷粉尘,可引起慢性磷中毒;长期皮肤接触可引起皮炎;

红磷对水生生物有一定的毒性,还会引起水体富营养化等问题。

因此,近几年红磷先后被Apple,Lenovo,Panasonic等大品牌厂商列入限用甚至禁用的物质,一些国际买家也对其使用做了限制。比如欧、美、日、韩等不少电子电气企业将红磷列入产品的环境管理标准中,有的设置了使用限值,有的甚至禁止使用。

其实随着新的技术发展,研究人员利用胶囊包覆技术、采用不同囊才、采取多重包覆工艺技术,以及在颜色上取得的突破,实现了红磷白度化,基本上克服了红磷容易吸潮、易氧化的问题,同时也突破了颜色上的局限。这种新型的白度化胶囊红磷,也叫白度化红磷阻燃剂,将会迎来新的发展契机。

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