磷氮类阻燃剂的构成

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　　磷氮类膨胀型阻燃剂主要由炭源(成炭剂)、酸源(脱水剂)和气源(发泡剂)3部分组成。炭源是能生成膨胀

多孔炭层的物质，一般是含碳丰富的多官能团(如-OH)成炭剂，如季戊四醇及其二缩醇、淀粉等，其有效性与

活性羟基的数量有关，应在低于自身或塑料基体分解的温度下先与炭化催化剂反应。酸源一般是在加热条件下

释放无机酸的化合物，对无机酸的要求是沸点高和氧化性不太强，它必须能使含碳多元醇脱水，但在火灾发生

之前不宜发生脱水反应，所以常用的酸源都是盐或酯。气源是受热放出惰性气体的化合物，一般是铵类和酰胺

类物质，如尿素、蜜胺、三聚氰胺等，须在适宜的温度下分解，并产生大量气体。
　　单体型磷氮类阻燃剂就是炭源、酸源、气源共同存在于同一分子中，分子结构中一般都含有自由的、可离

子化的氢的衍生物，因此才能在加热时产生膨胀作用。混合型磷氮类阻燃剂是由磷酸盐、多元醇和含氮化合物

三部分组成的混合物。其中比较典型的就是聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺(APP/PER/MEL)阻燃体系。
　　1.1.2 磷氮类阻燃剂的阻燃机理
　　 膨胀型阻燃剂在受热时，成炭剂在脱水剂作用下脱水成炭，炭化物在膨胀剂分解的气体作用下形成蓬松

发孔封闭结构的炭层。该炭层为无定形炭结构，其实质是碳的微晶，一旦形成，其本身不燃，并可阻止塑料与

热源间的热传导，降低塑料的热解温度。另外，多孔炭层可以同时阻止热解产生的气体扩散以及外部氧气扩散

到未裂解塑料表面，使燃烧的塑料得不到足够的氧气和热能而自熄，是典型的凝聚相阻燃机理。炭层形成的历

程是：
　　(1)在较低的温度下酸源释放出无机酸。
　　(2)在稍高与释放酸的温度下，发生酯化反应，体系中的胺可以作为酯化反应的催化剂。
　　(3)体系在酯化前和酯化过程中熔化。
　　(4)反应产生的水蒸气和由气源产生的不燃性气体使熔融体系发泡，与此同时，多元醇磷酸酯脱水炭化，

形成无机物及炭残留物，且体系进一步膨胀发泡。
　　(5)体系胶化和固化，形成多孔泡沫炭层。
　　1.2 可膨胀石墨
　　可膨胀石墨(Expandable Graphite，EG)是一种新型无卤阻燃剂，它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然

后水洗、过滤、干燥后在900-1 000℃下膨化制得。可膨胀石墨被迅速加热至300℃左右时，可沿结晶结构的C-

轴方向膨胀数百倍。膨胀后的石墨由原来的鳞片状变成密度很低的“蠕虫”状，形成了一个高效绝热、隔氧层

。可膨胀石墨在阻燃过程中起到在塑料表面形成坚韧的炭层，从而将可燃物与热源隔开的作用，并在膨胀过程

中，大量吸热，降低了体系的温度，同时释放夹层中的酸根离子，促进脱水炭化，以及结合燃烧产生的自由基

使链反应中断。可膨胀石墨与磷化合物、金属氧化物复合使用，能产生协效作用，用量很少就能达到阻燃目的

问。但用该类阻燃剂改性的材料外观差，使用范围受到限制。

 

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