磷酸盐系阻燃剂研究现状

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(贵州理工学院 化学工程学院，贵州 贵阳 550003)

1 引言

随着生产生活中各种有机高分子材料的不断合成和广泛应用，火灾逐渐成为生产生活中威胁生命财产安全的主要因素，因此，为了减小有机高分子材料易燃性带来的危险，降低火灾带来的损失，各类阻燃剂的开发和应用受到了人们的广泛关注，也成为目前研究的热点。目前研究的阻燃剂种类较多，按元素种类可以分为卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、含硅阻燃剂、氮系阻燃剂、硼系阻燃剂、无机阻燃剂等。其中无机阻燃剂由于具有无毒、消烟、不污染环境、永久阻燃及成本低廉等优点[1]，成为研究的重点。根据无机阻燃剂所含功能元素的不同，可将其分为碳系(富勒烯、碳纳米管、石墨烯等)、磷系(红磷、聚磷酸铵、磷酸盐等)、氮系(三聚氰胺及其衍生物)、硅系(层状硅阻燃剂、多孔类硅酸盐等)、硼系(偏硼酸钡、偏硼酸钠、偏硼酸铵、五硼酸铵、硼酸锌等)、金属氢氧化物(氢氧化镁、氢氧化铝、双金属氢氧化物等)及其他类型阻燃剂[2]。无机阻燃剂中的磷系阻燃剂(红磷、聚磷酸铵、磷酸盐等)具有低毒、低烟、低卤甚至无卤，效率高、用量少，热稳定性好、不挥发、阻燃效应持久等特点在阻燃剂领域备受关注，尤其是在我国，有着更大的发展空间和潜力[3-4]。其中磷酸盐阻燃剂阻燃效果明显，被大量用于木材、织物、纸张等可燃基材的阻燃处理中[5]。磷酸盐系阻燃剂主要包括磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二钠、磷酸锂、磷酸钠、磷酸镁和磷酸锑等。本文对磷酸盐系阻燃剂的制备和研究现状进行综述，以期为后续不断开发新的无机磷酸盐系阻燃剂提供一定的参考。

2 磷酸盐系阻燃剂研究现状

在磷酸盐系阻燃剂的研究中，其制备方法和途径也受到了关注。如附晓丁等[6]采用磷酸盐、三聚氰胺等制备了三聚氰胺磷酸盐木质阻燃剂，并应用于阻燃刨花板，大大降低了刨花板的热释放速率，具有较好的热稳定性和较好的阻燃效果。范蕾蕾[7]采用三聚氰胺与磷酸在水溶液中直接合成了三聚氰胺磷酸盐，确定了最佳反应条件，考察了母液循环对产品的影响，用FTIR、TG对产物进行了表征，产品收率达95.5%～96%,母液循环使用4次不影响产品质量，产品受热起始分解温度为250℃，逐步脱水、脱氨、缩合，成炭率高。崔益顺等[8]采用磷酸二氢铵和尿素为原料，经过发泡、聚合、固化得到I-型聚磷酸铵产品，产品阻燃率为49.94%。胡拉等[9]以磷酸二氢铵为代表，选取阻燃液浸泡单板的阻燃处理方式，研究了磷酸铵盐阻燃处理对桉树胶合板燃烧性能、胶合性能及吸湿性的影响。张旭等[10]采用磷酸氢二铵和磷酸二氢铵作为原料混合配置磷酸盐阻燃液，并用于棉布进行浸泡阻燃处理，在对样品进行阻燃性能表征后得到最佳混合比例。李晓燕等[11]设计了以热塑性聚烯烃弹性体(TPO)为基体树脂，磷酸氢二胺(ADP)为气源兼酸源的TPO/ADP的阻燃复合体系，并通过研究发现随着磷酸氢二胺量的增加材料的阻燃性能得到提高，在磷酸氢二胺用量达到70份时达到峰值。O Mauerer[12]用氨基苯基磷酸盐无卤阻燃剂作为环氧树脂的交联剂值得层压材料，其阻燃等级为UL94 V-1，吸水性和热稳定性均满足要求。牛锛等[13]用LiOH·H2O和NH4H2PO4为原料，采用微波水热法合成了耐高温的高纯度磷酸锂产品，并用于阻燃性能的研究。孙建之[14]以提锂后的尾液为原料，与Na2CO3和Na3PO4·12H2O反应，在较为温和的水热条件、较短的反应时间内制得了单分散的球形Li3PO4颗粒，产率达到90%以上，该方法全过程接近污染物零排放，不仅解决了尾液的环境污染问题，而且还提高了盐湖资源的综合利用率。邹洪涛[15]在表面活性剂乙二醇存在下，采用低温固相化学反应，分别以Zn(NO3)2·6H2O和ZnSO4·7H2O与Na3PO4·12H2O进行反应一步制备磷酸锌微米晶棒,以期可作为阻燃剂研究。谢飞[16]采用水热法，以ZnSO4·H2O和Na2HPO4为原料探究出制备超精磷酸锌Zn3(PO4)2·4H2O的最佳条件，以期以此制备为基础研究开发阻燃性能良好的磷酸锌阻燃剂。李积德[17]以浓度为33%的一水合次磷酸钠乙酸溶液为次磷酸源，采用自由基合成方法合成了高纯度的二丙基次磷酸钠，进一步完善了制备新型绿色环保无卤阻燃剂烷基次磷酸钠盐的方法。至于磷酸镁，国内外对于磷酸镁的生产方法的研究一般以结晶磷酸镁为主，曾波等[18]以磷酸和碳酸镁为原料，对高温固相法一步合成无水磷酸镁盐进行了试验研究后得到了制备产品质量达到国际化学品法典指标要求的碳酸镁的方法。Jayshree Ramkumar等[19]以氯化锑和磷酸二氢铵为原料，通过溶液法制得了纳米级磷酸锑，进行了表征后对纳米磷酸锑的用途进行了研究。

目前有关磷酸盐材料的合成及性能研究较多，且研究发现无机磷酸盐具有一定的阻燃性，作为阻燃剂具有较大的潜在应用市场。虽然无机磷酸盐的不同制备方法具有不同的优缺点，但其阻燃性能有待于进一步改善制备条件，并通过实验研究不断得以提高。

3 小结

鉴于目前国内阻燃剂行业把研究的重点放在了无机阻燃剂上，磷酸盐系阻燃剂作为无机磷系阻燃剂的一类，今后的研究重点应抓住自身优点，不断通过改性以及与其他不同种类阻燃剂复合等方法，探索制备出阻燃性能更加高效、产品来源更广泛、耐久性更好、生产使用过程更环保、无毒、无臭、无污染，在使用过程中不产生二次污染的阻燃剂，以面对需求越发扩大的同时,要求也越发严格的阻燃剂市场。