磷基阻燃剂在聚丙烯中的应用

磷基阻燃剂是一类高效、可靠且应用广泛的阻燃剂，已引起研究人员的广泛关注。其合成和应用方面已取得显著成就。

1. 磷基阻燃剂在聚丙烯中的应用

聚丙烯（PP）的物理性能对其工业应用至关重要。然而，其极限氧指数（LOI）仅为17.5%左右，使其极易燃，燃烧速度极快。PP材料在工业应用中的价值受其阻燃性和物理性能的双重影响。近年来，微胶囊化和表面改性已成为阻燃PP材料的主要研究方向。

例1：将经硅烷偶联剂（KH-550）改性的聚磷酸铵（APP）和硅树脂乙醇溶液应用于聚丙烯（PP）材料。当改性APP的质量分数达到22%时，材料的极限氧指数（LOI）提高至30.5%，同时其力学性能也满足要求，并且优于未改性APP阻燃的PP材料。

例2：采用原位聚合法将APP封装在由三聚氰胺（MEL）、羟基硅油和甲醛树脂组成的壳层中。然后将微胶囊与季戊四醇混合，并应用于PP材料以增强其阻燃性能。该材料表现出优异的阻燃性能，极限氧指数（LOI）为32%，垂直燃烧等级为UL94 V-0。即使经过热水浸泡处理，该复合材料仍保持良好的阻燃性和力学性能。

例3：将APP涂覆氢氧化铝（ATH）进行改性，并将改性后的APP与季戊四醇按质量比2.5:1混合用于PP材料。当阻燃剂总质量分数为25%时，极限氧指数（LOI）达到31.8%，阻燃等级达到V-0级，峰值放热速率显著降低。

2. 磷基阻燃剂在聚苯乙烯中的应用

聚苯乙烯（PS）极易燃，即使移除点火源后仍会继续燃烧。为了解决高放热和火焰快速蔓延等问题，无卤磷基阻燃剂在PS阻燃中发挥着至关重要的作用。常用的PS阻燃方法包括涂覆、浸渍、刷涂和聚合阶段阻燃。

实例1：采用溶胶-凝胶法，以N-β-(氨基乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和磷酸为原料，合成了一种用于可膨胀聚苯乙烯（PS）的含磷阻燃胶粘剂。采用涂覆法制备了阻燃PS泡沫。当温度超过700℃时，经该胶粘剂处理的PS泡沫形成了超过49%的炭层。

世界各地的研究人员已将含磷阻燃结构引入乙烯基或丙烯酸类化合物中，然后与苯乙烯共聚，制备出新型含磷苯乙烯共聚物。研究表明，与纯聚苯乙烯相比，含磷苯乙烯共聚物的极限氧指数（LOI）和残炭量显著提高，表明其具有更优异的热稳定性和阻燃性能。

例2：将乙烯基封端的低聚磷酸酯杂化大分子单体（VOPP）通过接枝共聚反应接枝到PS主链上。该接枝共聚物通过固相机制表现出阻燃性能。随着VOPP含量的增加，极限氧指数（LOI）升高，峰值放热速率和总放热量降低，熔滴现象消失，表明其具有显著的阻燃效果。

此外，无机磷基阻燃剂可以与石墨或氮基阻燃剂进行化学键合，用于PS的阻燃。也可以采用涂覆或刷涂的方法将磷基阻燃剂应用于PS，从而显著提高材料的极限氧指数（LOI）和残炭量。

3. 磷基阻燃剂在聚酰胺中的应用

聚酰胺（PA）极易燃，燃烧时会产生大量烟雾。由于聚酰胺广泛应用于电子元件和设备，因此火灾风险尤为严重。由于其主链中含有酰胺结构，聚酰胺可通过多种方法进行阻燃处理，其中添加剂型和反应型阻燃剂均表现出较高的阻燃效果。在各种阻燃聚酰胺中，烷基膦酸盐的应用最为广泛。

例1：将异丁基膦酸铝（A-MBPa）添加到PA6基体中制备复合材料。在阻燃测试中，A-MBPa先于PA6分解，形成致密稳定的炭层，从而保护PA6。该材料的极限氧指数（LOI）达到26.4%，阻燃等级为V-0。

例2：在己二胺和己二酸的聚合过程中，加入3 wt%的阻燃剂双(2-羧乙基)甲基氧化膦(CEMPO)，制备阻燃PA66。研究表明，与传统PA66相比，阻燃PA66具有更优异的阻燃性能，其极限氧指数(LOI)显著提高。炭层分析表明，阻燃PA66致密的炭层表面含有大小不一的孔隙，有助于隔绝热量和气体传递，从而展现出卓越的阻燃性能。

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