磷系阻燃劑可以單獨(dú)使用,也可與氮系等其他阻燃劑配合使用,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。在氣相中,磷系阻燃劑通過捕獲O·或HO·自由基,起到阻燃作用。此外,磷系阻燃劑還可通過促使某些高聚物加速降解滴落而帶走熱量;同時(shí)脫出的水揮發(fā)時(shí)也可吸收大量的熱從而使燃燒物質(zhì)降溫而減緩或終止熱降解;而在火焰區(qū)形成水蒸氣又稀釋了可燃性揮發(fā)物和氧的濃度,因此磷系阻燃劑具有多種阻燃功能。

  PA6是紅磷的重要應(yīng)用對(duì)象之一。20世紀(jì)80年代,BASF公司推出了含紅磷阻燃劑的A3X2系列產(chǎn)品,阻燃性達(dá)到UL94V-0級(jí),紅磷的阻燃效率有極大值。含0.31%和0.79%紅磷的PA6的氧指數(shù)(LOI)值為22.75和23.70;而不含紅磷和含3.22%的紅磷的LOI值分別為21.00和20.25;含0.25%～0.6%紅磷的PA6在空氣中自熄。缺點(diǎn)是由于紅磷的存在,使得聚合物分子量降低,降低了尼龍的熱解溫度,使點(diǎn)燃溫度升高;而且紅磷阻燃的PA6帶色,受熱加工時(shí)產(chǎn)生有毒的PH3氣體,直接用作阻燃劑時(shí),表面吸濕性強(qiáng),儲(chǔ)藏穩(wěn)定性差,與樹脂的相容性欠佳。這些不足可通過添加穩(wěn)定化助劑及表面微膠囊化技術(shù)來改進(jìn)。

  APP通式為(NH4)n+2PnO3n+1,外觀呈白色粉末狀,分為水溶性和水難溶性兩種,其中聚合度n在10～20之間為水溶性,稱為短鏈APP;n>20為水難溶性的長(zhǎng)鏈APP。采用微膠囊技術(shù)對(duì)APP進(jìn)行包裹處理,可以賦予其更高的熱穩(wěn)定性和耐水性,并改善其操作性。APP與PA6反應(yīng)生成磷碳酯類物質(zhì),改變了PA6的熱降解途徑,其生成物在高溫下具有較好的熱穩(wěn)定性,有利于阻燃;但APP在PA6中的含量低于30%時(shí)幾乎沒有阻燃效果,在氧化銅存在下,APP/PA6的起始分解溫度可從278℃提高到316℃,降低了PA6的分解活化能。磷氮類阻燃劑包括磷胺(PN-H)x和氧氮化磷(PON)n。磷胺的熱穩(wěn)定性好(熱分解溫度高于380℃),顏色淺,可以應(yīng)用于高溫加工的高分子材料中;同時(shí)具有阻燃作用及其協(xié)同效應(yīng),阻燃效果好,無煙低毒,是一類新的反應(yīng)型阻燃劑。

  與紅磷比較,磷胺的優(yōu)點(diǎn)在于其顏色淺,不放出膦。氧氮化磷(PON)n是另一種在尼龍中有效的磷氮類阻燃劑。它是通過加熱磷酸和尿素或密胺至750℃;或者加熱磷酸胺600℃以上得到。含30%的(PON)n可使PA6的LOI值由22增至32。(PON)n能促進(jìn)PA6的深度成炭。(PON)n和Fe2O3結(jié)合阻燃PA6在UL94試驗(yàn)中能達(dá)到UL94V-0級(jí),這類阻燃劑主要用于紡織品的阻燃,效果好,耐洗性強(qiáng)。這種阻燃尼龍纖維可加工成嬰幼兒的睡衣睡褲、風(fēng)衣、沙發(fā)的外套和地毯等。

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