磷系阻燃剂根据使用方式的不同,可分为反应型和添加剂型两类,因添加剂聚物的数目及阻燃剂制造容易、价格便宜和使用方便而占主导地位。目前商品化的含磷阻燃高产量仍比含添加型磷系阻燃剂的高聚物少得多。研究指出,当以反应型的氧化膦与添加型的氧化膦分别阻燃聚酯时,发现反应型的并无优点。还有人比较了添加型膦酸酯与反应型膦酸酯两者对聚酯的阻燃,结论是:当聚酯中磷含量低时,添加型的略优;当聚酯中磷含量高时,反应型的略好。
磷系阻燃剂根据磷系阻燃剂的组成和结构以及作用机理,可分为无机磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂和有机磷系阻燃剂三大类。无机磷系阻燃剂拥有悠久的历史,主要包括红磷、磷酸盐和聚磷酸铵等磷一铵阻燃剂。红磷对多种高聚物都有很好的阻燃效果,红磷作为阻燃剂的高效性,特别是在PCB等电子行业,已经广泛应用。它能以较低的用量使大多数高聚物具有良好的阻燃性能,处理过程稳定,并对基体的物理性能没有影响,但红磷因其自身的颜色,在纤维行业中受到较大限制。磷一铵阻燃剂对纤维的阻燃非常有效。其中,磷酸铵、磷酸铵钠、硫酸铵、锡酸铵和磷酸铵及氯化铵的混合物和适合用于纤维的阻燃。最近对磷酸二氢铵和磷酸氢二铵或低聚合度聚磷酸铵与硼酸铵、硫酸铵、氨基磺酸铵和溴化铵的共混物的研究有了新发现,它们之间的不同组合对合成纤维的阻燃有良好效果。
膨胀型阻燃剂是阻燃元素以磷、氮为核心,该类阻燃剂由酸源(脱水剂)、碳源(成碳剂)和气源(发泡 剂)三部分组成。膨胀型阻燃剂符合当今对阻燃材料抑烟、减毒的要求,是阻燃领域的研究热点之一。
有机磷化合物是添加型阻燃剂,该类阻燃剂燃烧时产生的偏磷酸可以形成稳定的多聚体,有机磷系阻燃剂大都具有低毒、低烟、低卤、无卤等优点,符合阻燃剂的发展方向,具有良好的发展前景。
很多磷系阻燃剂都可在气相和凝聚相同时发挥阻燃作用,包括抑制火焰、熔流耗热、含磷酸形成的表面屏障、酸催化成碳、炭层的隔热和隔氧等,这些作用因素对阻燃的相对贡献和被阻燃高聚物的类别和火灾条件有关,但在很多情况下,都涉及磷阻燃剂的多种作用模式。在凝聚相,磷在燃烧时生成磷酸,在更高温度下生成偏磷酸,磷酸和偏磷酸都是脱水剂,使聚合物直接脱水炭化,避免可燃性气体的生成;同时在燃烧织物表面形成焦炭层,它一方面可以阻隔燃烧性气体和火焰前沿的接触,另一方面又将空气和热从燃烧织物表面隔开,从而阻止织物的继续燃烧。 磷系阻燃剂可以通过凝聚相阻燃(形成隔离层)和捕获自由基进行阻燃。
覆盖机理:阻燃剂在受热熔融时形成的高粘稠性液体或炭化发泡时形成的泡沫结构覆盖在可燃材料表面,阻止了外部热源对材料的热量传递和氧气的传递,同时也隔断了可燃材料热分解产生的可燃性气体的逸出,从而达到阻燃的目的。
自由基捕捉理论:当可燃材料达到热解温度或自燃温度时,依靠阻燃剂释放出自由基抑制剂,能捕捉材料燃烧反应中放出的自由基,并与之反应生成不燃物,破坏燃反应的链增长,从而达到阻燃的目的。
氢结合理论:阻燃剂受热分解产生的磷酸盐中的一OH、一NH等基团与高分子材料中的H结合,形成不燃物,抑制材料的热分解,从而达到阻燃的目的。
磷系阻燃剂双酚A对二苯磷酸酯(BDP)在该工艺中经过以三氯氧磷、 双酚 A和苯酚为原料, 在催化剂作用下合成四氯双酚 A磷酸酯单体 (中间体) , 再与苯酚缩聚合所得,由于该中间体的市场巨大,该工艺具有良好的经济效益。由于化工生产具备一定的不确定性和危险性,所以生产工艺和设备还需要持续优化和改进。在实际生产中和实验研究中有很大差别,工业生生产过程中必须要有效的做好IPC控制、温度控制、搅拌等控制。在个人防护方面,在工厂中操作要提高个人安全素质,避免危险的发生,不能避免的要做好个人防护。化工生产具备一定的不确定性和危险性,所以生产工艺、设备和环境需持续优化和改进。