摘要：无卤阻燃剂作为卤素阻燃剂的替代品，具有抑烟功能好、发生有毒及腐蚀性气体少、对环境污染小等特色。本文对无卤阻燃剂的分类、特色及运用效果等进行了总述，并要点介绍了现在首要运用的无卤阻燃剂的阻燃机理。
伴跟着科学技能的飞速开展，组成高分子资料例如塑料、橡胶、纤维等不断的呈现。绝大多数高分子资料由碳、氢元素组成，极易焚烧，给人们的生发日子带来了极大的火灾危险。因而，对高分子资料的阻燃性要求也随之杰出，增加有用的阻燃剂，是现在比较遍及的办法。阻燃剂分为卤素阻燃剂和无卤阻燃剂两大类，因为传统的卤素阻燃剂对环境和人类具有极大的要挟，因而无卤阻燃剂将会是未来开展的大趋势。
无卤阻燃剂种类繁复，开展到现在，大致可分无机和有机阻燃剂两大类。依照包含阻燃元素种类区分，又可以分为镁- 铝系、磷系、氮系、磷-氮系、硅系、锑系、硼系、钼系以及可胀大石墨等[1]。现在在工业上用量大的无卤阻燃剂首要是磷（膦）酸酯（包含含卤衍生物）、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁、红磷及三氧化二锑等。不同的无卤阻燃剂特色存在差异，本文依照含阻燃元素种类，对现在首要运用的无卤阻燃剂的化学特性及其阻燃机理总述如下：
氢氧化镁阻燃剂是集阻燃、抑烟、填充三大功用于一身的阻燃剂，不会发生二次污染，占无机阻燃剂的80%以上，现正遭到阻燃界的极大注重。氢氧化镁无毒、无腐蚀、稳定性好、高温下不发生有毒气体，且来历广泛，被认为是最具有开展前途的。它与氢氧化铝（ATH ） 比较， 热稳定性更高（分化温度为3 4 0 ℃左右， 约比A T H 高100℃） ， 可用于许多工程塑料； 吸热量比AT H 高约17 % ； 抑烟才能优于A T H ； 硬度低于A T H ， 有利于延伸阻燃高聚物的运用寿命[2]。
氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理为冷阱效应：受热时温度到达300℃分化吸热，可以下降火焰温度；分化进程释放出水蒸气，而且稀释可燃气体和洋气的浓度，按捺焚烧的持续；脱水进程生成的金属氧化物层具有极高的比外表积，可以掩盖在资料外表，起隔绝效果，一起可吸收烟雾和可燃挥性发物，然后阻挠焚烧。
氢氧化镁热分化温度比氢氧化铝高出140℃，可以使增加氢氧化镁的组成资料能接受更高的加工温度，一起亦有助于进步阻燃功率。氢氧化镁微粒直径细，关于设备的磨损相对要小，利于延伸加工设备的运用寿命。正因为氢氧化镁比氢氧化铝具有更多长处，在当今社会中氢氧化镁的消耗量所占的份额越来越大。氢氧化镁与同类无机阻燃剂比较，具有更好的抑烟效果，在出产、运用和抛弃进程中均无有害物质排放，且还能中和焚烧进程中发生的酸性与腐蚀性气体。
氢氧化镁作为阻燃剂独自运用时，用量一般在40%～60%，这严重影响了资料的机械功能。这样一来，怎么均匀涣散氢氧化镁成为加工进程中最为重要的问题。为了使氢氧化镁粒子的外表活性进步，改进其涣散性，进步其与高分子资料相容性，改进阻燃效果以及抗冲击功能与热功能，对氢氧化镁进行外表改性，挑选功能优秀的外表改性剂，是氢氧化镁运用前的首要作业。别的，怎么将氢氧化镁阻燃剂超细化，是除了对氢氧化镁进行外表处理之外的另一重要研讨课题。
层状双氢氧化镁铝是一种最常见的， 且热稳定性较好的双氢氧化物。层状双氢氧化物（LDHs）因其层间含有可交流的阴离子，故又可称作阴离子粘土。作为一类重要的粘土矿藏，它现已被广泛地运用于工业出产的各个范畴，如阻燃剂、催化剂前驱体、医用抗酸药、紫外和红外吸收资料、催化剂载体、隔绝资料、灭菌资料、聚氯乙烯稳定剂、吸附剂、阴离子交流剂和固体离子电池等。
LDH 的阻燃机理：层状双氢氧化镁铝具有片层结构，而且层板上有羟基，层间有结晶水，正是因为这种特别的结构和组成，其在受热分化时吸收许多热量，能下降焚烧系统的温度；分化释放出的水能稀释、隔绝可燃气体；分化后的产品为碱性多孔物质，比外表大，能吸附有害气体，特别是酸性气体；层片中存在的Zn、Mg 等离子是消烟的有用组分[3]。
当时社会有关于改性双氢氧化镁铝制备的层距离改变的报导还较少，对研讨双氢氧化镁铝比较不方便。由此可见，这方面的研讨不失为往后的方向。
磷系阻燃剂并不是一种新式阻燃剂，但它作为一种无卤系统，在阻燃范畴内备受我们的喜爱。磷系阻燃剂是阻燃剂中最重要的一种，2000年我国出产的阻燃剂40%是磷系阻燃剂。这类阻燃剂，按其性质可以大致分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂。其别是有机磷系阻燃剂，占有重要位置。
磷酸盐系阻燃剂是首要包含磷酸氢二钠、磷酸锂、磷酸镁、磷酸钠、磷酸氢二铵以及磷酸锑等。磷酸氢二铵一般用于组成纤维以及橡胶、硬质和软质泡沫塑料、森林的防火、纸张、木材；而磷酸氢二钠一般用于纺织物、纸张和木材的阻燃；可是其他的如磷酸锂、磷酸钠、磷酸镁等也可以在某些场合用作阻燃剂。另依据有关资料显现，苯基磷酸盐以交联剂的方法与环氧树脂结合，经交联的环氧树脂可以直接加工，具有杰出的阻燃效果。
聚磷酸铵一般简称为APP，被认为是一种功能杰出的无机阻燃剂，是现在磷系阻燃剂比较活泼的研讨范畴。其外观呈白色粉末状，分化温度大于256℃，聚合度在10-20之间为水溶性，聚合度大于20的时分则难溶于水。APP比有机阻燃剂更廉价，毒性低，热稳定性好，可独自跟其他阻燃剂复合用于阻燃。APP的运用非常广泛，其间一个最重要的用处是作为酸源，与炭源以及气源并用，组成胀大型阻燃系统。其他还可用于阻燃塑料、纤维、橡胶、纸张、木材，亦可用于森林、煤田的大面积救活。
红磷是一种阻燃功能优秀的无机阻燃剂，阻燃功率高，与其他阻燃剂比较，到达相同的阻燃等级所需增加量较少，因而对资料的物理、机械功能影响相对较小。可是，一般红磷有一大缺陷，它简单吸潮氧化，并会在氧化进程中放出剧毒的磷化氢气体，且一般红磷与塑料相容性差，在塑猜中难以涣散。别的，红磷的色彩呈深红色，约束了其在高聚物中的运用。为了处理上述一些缺陷，对红磷进行外表处理是研讨的首要方向，其间微胶囊化是最有用的办法。红磷的阻燃机理是：受热分化，构成极强脱水性的偏磷酸，然后使焚烧的聚合物外表炭化，炭化层一方面可以削减可燃气体的放出，另一方面还有吸热效果。别的，红磷与氧构成的PO·自由基进入气相后，可捕捉许多的H·、HO·自由基。
有机磷系阻燃剂是与卤系阻燃剂偏重的有机阻燃剂，是阻燃剂中最重要的一种，它种类多、用处广，具有阻燃和增塑的两层成效，可以使阻燃彻底完成无卤化，改进塑料成型中的流动性，按捺焚烧后的残余物，发生的毒性气体和腐蚀性气体比较卤素阻燃剂要少许多，对环境保护来说相对有利。有机磷系阻燃剂能否成功地用于阻燃高聚物， 首要取决于它们本身的热稳定性，与高聚物的相容性、渗出性、加工性及对被阻燃基材一些要害功能的影响等许多要素[4]。有机磷系阻燃剂首要有磷酸酯、膦酸酯、亚磷酸酯、杂环类等，适用于PP、PE 和其他聚烯烃塑料。别的，有机磷系阻燃剂首要经过凝集相的机理起到阻燃效果。
磷系阻燃剂的阻燃机理与红磷类似。含磷化合物受热分化的产品有非常强的脱水效果，掩盖于基体资料外表，起到炭化效果，构成细密炭层，炭层起到杰出的阻燃效果。因为磷酸酯类有机磷系阻燃剂与基体资料的相容性好，兼有阻燃与增塑两层成效，在有机磷系阻燃剂中运用最为广泛。可是有机磷系阻燃剂多为液体，具有挥发性大、流动性强、发烟量大、热稳定性较差等缺陷，使其运用遭到必定约束。为战胜这些缺陷，选用缩聚反响制得相对分子质量高的有机磷系阻燃剂，可以有用地下降其挥发性。
BDP和RDP是近年来开宣布的新式无卤环保有机磷类阻燃剂。与传统有机磷阻燃剂比较，它们具有分子量大、热稳定性高、挥发性低以及阻燃功率高级特色。BDP在热稳定性及水解稳定性方面比RDP略为优胜[5]，作为增加型阻燃剂，首要用于热塑性工程塑料如PC/ABS共混物、聚乙烯及泡沫聚氨酯中.表现出非常优异的阻燃效果[6]。
增加型阻燃剂是经过物理方法参加的，是现在最经济最具商业价值也是运用最多的阻燃方法，可是它存在以下问题：与聚合物相容性差、稳定性欠好。别的，增加的量一般都较大，对高聚物的力学功能、电学功能、加工功能等影响较大，因而约束了其在一些高端产品上的运用。而经过含磷活性单体对聚合物的主链、侧链或固化剂分子的结构进行改性等途径把磷引进聚合物。很大程度上可以战胜上述问题。
氮系阻燃剂的研讨起步较晚，种类不多，首要为增加型，常用的氮系阻燃剂有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸（MCA）等。氮系阻燃剂作为一种新式高效的阻燃剂，近年来在国内外得到广泛研讨和注重[7]。该类阻燃剂毒性低、阻燃功率高、耐热功能杰出。经过对Al（OH）3、Mg（OH）2、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂等测标明，在点着时刻、放热速率两方面，氮系阻燃剂均优于其他阻燃剂。因为热分化温度较高，不用忧虑资料在加工时使阻燃剂分化而导致阻燃失效。此外，在含氮化合物分化时，发生的气体腐蚀性小，经过氮系阻燃剂处理的高分子资料发烟量低，表现出很好的抑烟效应。
氮系阻燃剂的阻燃效果表现为在到达分化温度时，发生CO2、NH3、N2及H2O 等气体。一方面，下降了空气中氧和高聚物受热分化时发生的可燃气体浓度，使得焚烧速率减慢。另一方面，生成的不燃性气体带走了一部分热量，下降了聚合物外表的温度，然后阻挠焚烧。
三聚氰胺独自运用时阻燃功率不高，可用性不强，需求与其他阻燃剂复合运用，经过几种阻燃剂发生协同效应来进步阻燃功率。一般情况下，三聚氰胺与聚磷酸铵、季戊四醇复配运用。别的，美国和日本在20 世纪70 时代开发的氰尿酸三聚氰胺盐（MCA），是用三聚氰胺和氰尿酸反响制得的氮系阻燃剂。膦腈（phosphazene）是一类骨架由磷和氮原子替换摆放的化合物.它们兼具无机物和有机物的优异功能，因而在阻燃范畴具有广泛的运用规模和杰出的运用远景[8]。
作为胀大型阻燃剂的研讨热门，磷-氮系阻燃剂具有非常重要的位置。这类阻燃剂因为一起含有氮和磷两种元素，且不含卤素，不需选用氧化锑为协效剂，称之为磷-氮系阻燃剂。磷-氮系阻燃剂具有无卤、低烟、低毒、阻燃功率高级长处，当含有这类阻燃剂的聚合物受热时，外表可以生成一层均匀的碳质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟的效果，并避免发生熔滴现象，故具有杰出的阻燃功能[9]。
胀大型阻燃剂的阻燃机理： ①在较低温度下，由酸源放出能酯化多元醇和可作为脱水剂的无机酸；②在稍高的温度下，无机酸与多元醇进行酯化反响，系统处于熔融状况；③反响进程中发生的水蒸汽和由气源发生的不燃气体使已处于熔融状况的系统胀大发泡，与此一起，多元醇和酯脱水炭化，构成无机物及炭残余物，且系统进一步胀大长发泡，最终构成多孔泡沫炭层。这层泡沫，具有优秀的隔热、隔氧和抑烟的效果，具有杰出的阻燃功能。
从前广泛运用的卤素阻燃剂对出产、日子和社会环境带来了太多负面的影响，跟着社会的开展和人们对环保知道的增强，人们现已将无卤阻燃剂作为资料阻燃的首要研讨方向。我国近年来在这方面做出了很大的尽力，在无卤阻燃剂方面取得了飞速的开展，并将大多数的研讨成果运用于日子和出产中，可是比较外国的无卤阻燃技能仍有不小的距离。跟着我国高分子资料工业的开展以及人们对环保型阻燃剂重要性的知道。无卤阻燃剂的研讨及运用将是我国阻燃资料范畴中的一个热门。
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