材料的阻燃,就是在材料中加入一種物質(通稱阻燃劑)而增加其阻燃性,以便阻止或延緩其燃燒的可能性。材料的阻燃分為不耐久阻燃整理劑、半耐久阻燃整理劑和耐久性阻燃整理劑。前兩種阻燃劑都不常用,后一種阻燃劑比較實用。目前阻燃劑的品種有三大類,即無機阻燃添加劑、鹵系阻燃添加劑、磷系阻燃添加劑。下面主要介紹一下磷系阻燃添加劑。
磷系阻燃添加劑是阻燃劑中的一個大家族,它廣泛應用于各種材料的阻燃,包括塑料、橡膠、紙張、木材、涂料及紡織品等,磷系阻燃添加劑因其高效低毒性受到重視,磷系阻燃添加劑在織物阻燃中得到廣泛應用。
無機磷阻燃劑很早就應用于織物阻燃中,其主要品種有紅磷、磷酸銨、磷酸鈉、磷酸等。這些無機阻燃劑價格低廉,易溶于水,因此整理方法簡單,但也有添加量大、手感差、耐洗性差等缺點。和無機磷阻燃劑相比,有機磷阻燃劑對聚合物的物理機械性能影響較小,并且和聚合物的相容性好,因此近年來倍受人們的青睞。我國目前對有機磷的開發和研究進行的較多,但真正能投入生產形成產品的尚不多見,因此,有機磷在我國具有很好的發展前景。
有機磷阻燃劑包括磷(膦)酸酯、亞磷酸酯、有機磷鹽、氧化磷、含磷多元醇等。但應用最多的則是磷(膦)酸酯及其聚合物。氮磷阻燃劑在天然纖維織物阻燃中有著舉足輕重的作用。氮磷阻燃劑多用于棉纖維的阻燃整理,磷元素能促進棉纖維脫水成碳,而氮元素對提高磷元素的阻燃性能具有協同效應,因此許多氮磷阻燃劑應用于棉纖維的阻燃都有不錯的效果。
磷和氮的協同效應機理研究還不夠完善,有關報道說氮可能從三個方面提高磷的阻燃效率:(1)氮和磷在燃燒過程中首先形成磷酰胺結構,磷酰胺更易與纖維素發生酯化反應,這種酯的熱穩定性好。(2)氮原予的存在利于磷系阻燃劑分解形成聚磷酸,起到很強的催化脫水作用。(3)含氮化合物和磷酸結合,在火焰中有吹脹作用,可使纖維發生膨化,形成焦炭。我們知道,尿素和其他相類似的含氮化合物可促使纖維素纖維的磷酰化,改善阻燃作用,其中包括緩沖強力的損失,改善耐洗性,提高纖維素纖維的磷酰化速率,而且可以較低的含磷量達到滿意的阻燃效果。一般認為磷酸鹽及有機磷化合物的阻燃作用,是由于它可與纖維分子中的羥基(特別是第六位碳原子上的羥基)形成酯,阻止左旋葡萄糖的形成。并且進一步使纖維素脫水,生成不飽和雙鍵,促進纖維素分子形成交聯,增加碳狀物的形成。