磷酸鹽系阻燃劑研究現狀

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(貴州理工學院 化學工程學院，貴州 貴陽 550003)

1 引言

隨著生產生活中各種有機高分子材料的不斷合成和廣泛應用，火災逐漸成為生產生活中威脅生命財產安全的主要因素，因此，為了減小有機高分子材料易燃性帶來的危險，降低火災帶來的損失，各類阻燃劑的開發和應用受到了人們的廣泛關注，也成為目前研究的熱點。目前研究的阻燃劑種類較多，按元素種類可以分為鹵系阻燃劑、有機磷系阻燃劑、含硅阻燃劑、氮系阻燃劑、硼系阻燃劑、無機阻燃劑等。其中無機阻燃劑由于具有無毒、消煙、不污染環境、永久阻燃及成本低廉等優點[1]，成為研究的重點。根據無機阻燃劑所含功能元素的不同，可將其分為碳系(富勒烯、碳納米管、石墨烯等)、磷系(紅磷、聚磷酸銨、磷酸鹽等)、氮系(三聚氰胺及其衍生物)、硅系(層狀硅阻燃劑、多孔類硅酸鹽等)、硼系(偏硼酸鋇、偏硼酸鈉、偏硼酸銨、五硼酸銨、硼酸鋅等)、金屬氫氧化物(氫氧化鎂、氫氧化鋁、雙金屬氫氧化物等)及其他類型阻燃劑[2]。無機阻燃劑中的磷系阻燃劑(紅磷、聚磷酸銨、磷酸鹽等)具有低毒、低煙、低鹵甚至無鹵，效率高、用量少，熱穩定性好、不揮發、阻燃效應持久等特點在阻燃劑領域備受關注，尤其是在我國，有著更大的發展空間和潛力[3-4]。其中磷酸鹽阻燃劑阻燃效果明顯，被大量用于木材、織物、紙張等可燃基材的阻燃處理中[5]。磷酸鹽系阻燃劑主要包括磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二鈉、磷酸鋰、磷酸鈉、磷酸鎂和磷酸銻等。本文對磷酸鹽系阻燃劑的制備和研究現狀進行綜述，以期為后續不斷開發新的無機磷酸鹽系阻燃劑提供一定的參考。

2 磷酸鹽系阻燃劑研究現狀

在磷酸鹽系阻燃劑的研究中，其制備方法和途徑也受到了關注。如附曉丁等[6]采用磷酸鹽、三聚氰胺等制備了三聚氰胺磷酸鹽木質阻燃劑，并應用于阻燃刨花板，大大降低了刨花板的熱釋放速率，具有較好的熱穩定性和較好的阻燃效果。范蕾蕾[7]采用三聚氰胺與磷酸在水溶液中直接合成了三聚氰胺磷酸鹽，確定了最佳反應條件，考察了母液循環對產品的影響，用FTIR、TG對產物進行了表征，產品收率達95.5%～96%,母液循環使用4次不影響產品質量，產品受熱起始分解溫度為250℃，逐步脫水、脫氨、縮合，成炭率高。崔益順等[8]采用磷酸二氫銨和尿素為原料，經過發泡、聚合、固化得到I-型聚磷酸銨產品，產品阻燃率為49.94%。胡拉等[9]以磷酸二氫銨為代表，選取阻燃液浸泡單板的阻燃處理方式，研究了磷酸銨鹽阻燃處理對桉樹膠合板燃燒性能、膠合性能及吸濕性的影響。張旭等[10]采用磷酸氫二銨和磷酸二氫銨作為原料混合配置磷酸鹽阻燃液，并用于棉布進行浸泡阻燃處理，在對樣品進行阻燃性能表征后得到最佳混合比例。李曉燕等[11]設計了以熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)為基體樹脂，磷酸氫二胺(ADP)為氣源兼酸源的TPO/ADP的阻燃復合體系，并通過研究發現隨著磷酸氫二胺量的增加材料的阻燃性能得到提高，在磷酸氫二胺用量達到70份時達到峰值。O Mauerer[12]用氨基苯基磷酸鹽無鹵阻燃劑作為環氧樹脂的交聯劑值得層壓材料，其阻燃等級為UL94 V-1，吸水性和熱穩定性均滿足要求。牛錛等[13]用LiOH·H2O和NH4H2PO4為原料，采用微波水熱法合成了耐高溫的高純度磷酸鋰產品，并用于阻燃性能的研究。孫建之[14]以提鋰后的尾液為原料，與Na2CO3和Na3PO4·12H2O反應，在較為溫和的水熱條件、較短的反應時間內制得了單分散的球形Li3PO4顆粒，產率達到90%以上，該方法全過程接近污染物零排放，不僅解決了尾液的環境污染問題，而且還提高了鹽湖資源的綜合利用率。鄒洪濤[15]在表面活性劑乙二醇存在下，采用低溫固相化學反應，分別以Zn(NO3)2·6H2O和ZnSO4·7H2O與Na3PO4·12H2O進行反應一步制備磷酸鋅微米晶棒,以期可作為阻燃劑研究。謝飛[16]采用水熱法，以ZnSO4·H2O和Na2HPO4為原料探究出制備超精磷酸鋅Zn3(PO4)2·4H2O的最佳條件，以期以此制備為基礎研究開發阻燃性能良好的磷酸鋅阻燃劑。李積德[17]以濃度為33%的一水合次磷酸鈉乙酸溶液為次磷酸源，采用自由基合成方法合成了高純度的二丙基次磷酸鈉，進一步完善了制備新型綠色環保無鹵阻燃劑烷基次磷酸鈉鹽的方法。至于磷酸鎂，國內外對于磷酸鎂的生產方法的研究一般以結晶磷酸鎂為主，曾波等[18]以磷酸和碳酸鎂為原料，對高溫固相法一步合成無水磷酸鎂鹽進行了試驗研究后得到了制備產品質量達到國際化學品法典指標要求的碳酸鎂的方法。Jayshree Ramkumar等[19]以氯化銻和磷酸二氫銨為原料，通過溶液法制得了納米級磷酸銻，進行了表征后對納米磷酸銻的用途進行了研究。

目前有關磷酸鹽材料的合成及性能研究較多，且研究發現無機磷酸鹽具有一定的阻燃性，作為阻燃劑具有較大的潛在應用市場。雖然無機磷酸鹽的不同制備方法具有不同的優缺點，但其阻燃性能有待于進一步改善制備條件，并通過實驗研究不斷得以提高。

3 小結

鑒于目前國內阻燃劑行業把研究的重點放在了無機阻燃劑上，磷酸鹽系阻燃劑作為無機磷系阻燃劑的一類，今后的研究重點應抓住自身優點，不斷通過改性以及與其他不同種類阻燃劑復合等方法，探索制備出阻燃性能更加高效、產品來源更廣泛、耐久性更好、生產使用過程更環保、無毒、無臭、無污染，在使用過程中不產生二次污染的阻燃劑，以面對需求越發擴大的同時,要求也越發嚴格的阻燃劑市場。