對(duì)于聚合物材料進(jìn)行阻燃改性的工作，我們常聽到白磷、黃磷、紅磷的說法，從名稱上可以看出，磷的不同顏色。然而，白磷和黃磷是指一種物質(zhì)，黃磷是一種部分氧化后形成的黃色蠟狀固體，而黃磷和紅磷屬于同素異形體，如同金剛石和石墨一樣，屬于同一種元素的不同單質(zhì)。下面我們來談?wù)劶t磷的結(jié)構(gòu)性質(zhì).阻燃性能.阻燃機(jī)理.研究進(jìn)展。

一、紅磷阻燃劑的結(jié)構(gòu)性能及阻燃性能

1、紅磷阻燃劑的結(jié)構(gòu)特性。

化學(xué)性稱為結(jié)構(gòu)決定性，紅磷和白磷具有不同的結(jié)構(gòu)，所以性質(zhì)也不一樣?？諝庵械募t磷穩(wěn)定，白磷在空氣中自燃；紅磷基本上是無毒的，白磷具有很高的毒性；紅磷可以用作阻燃劑，白磷可以用作燃燒劑。在結(jié)構(gòu)構(gòu)成上，白磷是P4分子，而在分子中以正四面體形式存在，紅磷也是由P4分子構(gòu)成，但是其構(gòu)成分子的鍵合和聚合形成了高分子結(jié)構(gòu)，因此，紅磷是一種無機(jī)高分子物質(zhì)。它的分子式可以寫成(P4)n(n表示聚合程度)。注意：隔離空氣加熱，白磷產(chǎn)生紅磷。

紅磷(RP)，又稱赤磷，呈紅色至深紫紅色粉末，不溶于水.稀酸及大量有機(jī)溶劑，但在無水乙醇中微溶。三溴化磷、氫氧化鈉溶液。當(dāng)加熱到200℃時(shí)，紅磷空氣中著火產(chǎn)生P2O5，并且紅磷被氯氣加熱后還可以燃燒。因?yàn)榧t磷中的磷元素處于低值狀態(tài)(零價(jià))，所以在與過氧化物KClO3.KMnO4和其他強(qiáng)氧化劑混合時(shí)，如果條件適宜，就有爆炸危險(xiǎn)。

2、紅磷阻燃劑的阻燃性能。

紅磷阻燃劑是磷系阻燃劑中磷含量***的一種阻燃劑，在防治火災(zāi)中效果顯著，品種繁雜，按所含功能成分可分為鹵系阻燃劑.磷系阻燃劑及其他阻燃劑，磷系阻燃劑，其用途非常廣泛，僅次于鹵系阻燃劑，而隨著人們對(duì)鹵系阻燃劑的指責(zé)和質(zhì)疑，以及各鹵系壟斷公司的漲價(jià)，磷越來越受青睞。由于僅含阻燃劑磷元素，故其阻燃效果優(yōu)于其它磷系阻燃劑，因此即使在阻燃劑用量很少的情況下，紅磷作為磷系阻燃劑的一員也是如此。有些情況下，紅磷的阻燃劑比鹵系阻燃劑的效果要好得多。

另外，有報(bào)道說，磷系阻燃劑在阻燃劑(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)上的阻燃劑無法與紅磷相媲美。就基材而言，所加入的阻燃劑畢竟是一種外物，若二者配合不良，就會(huì)對(duì)基材本身優(yōu)良的使用性能造成破壞。而且紅磷，添加少量就能達(dá)到所要求的阻燃性能，因此被阻燃基材原有的優(yōu)點(diǎn)更容易保持。此外，紅磷熔點(diǎn)高，溶解度低，且與其他阻燃劑相比，這有利于保持高聚物某些物理性質(zhì)。此外，紅磷具有較小的煙度和低毒性，適用范圍更廣，可以單獨(dú)使用，也可以與其它阻燃劑共享，可廣泛用于阻燃聚烯烴.聚苯乙烯.聚酯.聚氨酯.尼龍.聚碳酸酯.聚甲醛。

二、紅磷阻燃劑的阻燃原理

單質(zhì)磷是易燃物質(zhì)，但在樹脂中，紅磷等含磷添加劑作用的過程并非單純地被氧化，含磷添加劑主要在凝聚相中作用，阻燃機(jī)理如下：

1、形成磷酸或聚磷酸配配作脫水劑，在燃燒物表面形成高粘度的熔融玻璃質(zhì)和致密的碳化層，碳的產(chǎn)生減少了火焰向凝聚相的傳熱

2、磷酸可以吸收熱量，因?yàn)樗乐挂谎趸佳趸蒀O2，從而減少加熱過程

產(chǎn)生以下變化：磷系阻燃劑→磷酸偏磷酸→聚偏磷酸，聚偏磷酸是不易揮發(fā)的穩(wěn)定化合物，有很強(qiáng)的脫水性，在聚合物表合物中能與空氣隔離；脫去的水氣體吸收大量的熱量，使聚合物表面阻燃劑被熱分解而釋放出揮發(fā)性磷化物，質(zhì)譜分析表明，存氫原子濃度明顯下降，研究發(fā)現(xiàn)，在高聚物燃燒過程中，紅磷分解的PO·.HPO·自由基捕獲了高聚物燃燒產(chǎn)生的H..HO，即PO·+H·=HPO

3、在氣、固相間形成一層薄玻璃狀或液體保護(hù)層，從而減少了氧的擴(kuò)散及氣與固相間的熱量和質(zhì)量轉(zhuǎn)移，抑制了碳氧化過程，降低了含磷阻燃劑的熱分解

磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理是由這三種組合而成，其作用機(jī)制主要是哪一種，主要是由阻燃劑和燃燒物的結(jié)構(gòu)決定。

4、紅磷微囊化的阻燃機(jī)制研究

向高分子材料中加入包覆紅磷的阻燃機(jī)理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：燃燒時(shí)生成磷酸衍生物，作為熱吸附附體，阻止進(jìn)一步發(fā)生燃燒；提高了耐熱性，與氧反應(yīng)形成磷氧基，使其與聚合物反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，得到磷氧交聯(lián)的碳化層；與環(huán)境中的氧反應(yīng)生成含氧磷酸鹽，該含氧磷化合物具有很強(qiáng)的吸濕性，能降低被燃燒的聚合物的表面溫度，同時(shí)提高聚合物的表面濕度，同時(shí)促進(jìn)聚合物的表面碳化。

紅磷的阻燃機(jī)理一般認(rèn)為是在凝聚相中進(jìn)行的，紅磷添加阻燃劑后，紅磷首先被氧化生成磷酸，然后再經(jīng)過磷酸脫水形成偏磷酸和聚偏磷酸，這樣，就可以在聚合物表面形成一層不燃的液體保護(hù)膜，同時(shí)由于偏磷酸和聚偏磷酸的強(qiáng)脫水，促使聚合物材料表面脫水炭化，生成致密的碳化層。液態(tài)薄膜炭化層一方面保溫阻氧，同時(shí)也有效阻止聚合物高溫分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w的擴(kuò)散，從而抑制材料的燃燒，達(dá)到阻燃的目的。相對(duì)于其他類型的磷系阻燃劑，紅磷具有較高的磷含量。結(jié)果表明，與其他阻燃劑相比，為了達(dá)到相同的阻燃性，紅磷的摻入量比其他阻燃劑要小，且其阻燃性較好。

三、紅磷阻燃劑研究進(jìn)展

1、覆蓋技術(shù)

對(duì)于微囊紅磷的包覆技術(shù)，目前已作了一些初步的研究，但還不夠系統(tǒng)和深入，因此，需要對(duì)包覆體材料的選擇和改性.囊心法.包覆法.包覆法.包覆法.包覆法和包覆法.包覆法和效應(yīng)(例如：膜層結(jié)構(gòu).膜層厚度.粒度大小與粒徑分布.白度.團(tuán)聚性.與基材的相容性)等進(jìn)行更為系統(tǒng)深入的研究，從而提高阻燃性和阻燃性。

2、消除煙霧，消除煙霧

微囊紅磷阻燃劑雖然有一定的抑煙作用，但在抗煙方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)，***有效的辦法是找到適當(dāng)?shù)南麩焺┗蜃枞蓟|(zhì)，與之有效配制。

3、通用性問題

作為***耗耗量的塑料助劑，今后微膠囊紅磷阻燃劑的發(fā)展方向之一應(yīng)該是對(duì)包覆膜材料進(jìn)行改性(方法可有接枝、共聚合、表面再加工等)，以便既具有增塑與阻燃的功能，又能使其兼有熱穩(wěn)定性和阻燃性等，開發(fā)多功能微膠囊紅磷阻燃劑產(chǎn)品，這樣可以減少材料中塑料助劑的用量，優(yōu)化助劑結(jié)構(gòu)，提高材料的力學(xué)性能等。

4、復(fù)合阻燃協(xié)同效應(yīng)

考察不同阻燃劑與紅磷阻燃劑的有效配比，并將其微膠囊化，以增強(qiáng)阻燃效果，減少阻燃劑的用量，改善材料的力學(xué)等性能，從而更有效地達(dá)到阻燃的目的，這也是目前國(guó)內(nèi)外阻燃劑行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。