红磷是高度易燃的,是生产火柴的主要原料。用红磷作为阻燃剂似乎是不可能的,但红磷确实是一种高效的阻燃剂,尤其是对塑料而言;然而,在树脂中,红磷和其他含磷阻燃剂的影响过程并不是单纯的氧化,而含磷阻燃剂主要受影响在凝集阶段。
阻燃机理为:
1。磷酸可用作脱水剂并促进碳的形成。碳的形成可以减少火焰向胶合相的热传导,起到隔离作用。
2。磷酸能吸收热量。因为它阻止了CO氧化成CO2,所以它减少了加热过程。
3。胶合相形成一层薄薄的玻璃状或液体保护层,以减少氧气,分散友好相与固相之间的传热传质,碳氧化过程,降低可燃物质和气体的浓度。
4。含磷阻燃剂的热分化产生以下变化:磷系阻燃剂→偏磷酸→偏磷酸→多聚磷酸。多磷酸是一种不易挥发、脱水能力强的常量化合物,在聚合物表面化合物中与空气分离,释放出的水蒸气受到大量热量,使聚合物阻燃剂发生分化,释放出挥发性磷化物。质谱分析表明,氢原子浓度明显下降,说明Po·也能捕获h·,即Po·+h·=HPO。
热稳定性直接决定阻燃剂在加工温度下的性能。若热稳定性差,如某些含氮阻燃剂在高温加工时易分解,不仅降低阻燃效果,分解产物还可能影响基体材料性能,限制加工温度范围,使加工工艺窗口变窄。
团聚现象:许多阻燃剂以粉末形式添加,其颗粒间存在较强的范德华力和静电引力,容易相互吸引团聚。例如,纳米级的氢氧化镁、氢氧化铝阻燃剂,因其粒径小、比表面积大,团聚倾向更为显著。这会导致在基体材料中无法均匀分散,形成局部浓度过高或过低的情况,影响材料整体的阻燃性能。
形成隔离保护层:硅酮系阻燃剂在高温燃烧时粘度比高分子材料小,会产生相分离,在高分子材料受热燃烧时的表面形成硅酮富集层。燃烧时生成硅酮特有的 - Si-O - 和 - Si-C - 键的无机隔氧绝热保护层和阻燃碳化层,可阻止燃烧分解产物外溢,抑制高分子材料分解。