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《微膠囊化紅磷的阻燃機理及其在聚合物中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、河北科技師范學(xué)院08級文獻綜述微膠囊化紅磷的阻燃機理及其在聚合物中的應(yīng)用摘要：本文介紹了微膠囊化紅磷阻燃劑的優(yōu)越性能及制備方法，探討了微膠囊化紅磷的阻燃機理，綜述了微膠囊紅磷阻燃劑的國內(nèi)外研究進展情況，并且列舉了該阻燃劑在聚合物中的具體應(yīng)用。關(guān)鍵字：微膠囊化紅磷；阻燃機理；應(yīng)用1優(yōu)越性能1.1紅磷的缺點紅磷是一種優(yōu)良的無機阻燃劑，阻燃效率高，與其他阻燃劑相比，達(dá)到相同阻燃級別所需添加量少，因而對材料的物理力學(xué)性能影響小。但它暴露在空氣中容易吸潮、氧化生成磷酸并釋放出劇毒的磷化氫氣體；同時，紅磷與大多數(shù)聚合物的相容性較差
2、，影響產(chǎn)品的阻燃與力學(xué)性能。如果將普通紅磷微膠囊化，則可從根本上克服上述缺點，因而受到了各國科研人員的高度重視[1,2]。紅磷作為阻燃劑，存在下述缺點:1)紅磷在空氣中很容易吸收水分，生成H3PO4，H3PO3，H3PO2等物質(zhì)，使制品表面被腐蝕而失去光澤和原有的性能，并慢慢向內(nèi)層深化；2)紅磷與樹脂的相容性差，不僅難以分散，也會導(dǎo)致合成材料的性能下降；3)紅磷長期與空氣接觸，在生成磷的含氧酸的同時，會放出劇毒的PH3氣體，污染環(huán)境；4)紅磷的吸濕性和表面不穩(wěn)定性對塑料制品的物理性能有不良影響，尤其對弱電元件的漏電性和
3、高壓元件的絕緣性影響更甚；5)紅磷易被沖擊所引燃，干燥的紅磷粉塵具有燃燒及爆炸危險；6)紅磷的深紫紅色易被阻燃的制品著色。上述缺點嚴(yán)重限制了紅磷的直接應(yīng)用。因此，紅磷作為阻燃劑，只有經(jīng)過表面處理后才有實際的應(yīng)用價值[3,4]。1.2微膠囊化紅磷的優(yōu)點微膠囊化紅磷（亦稱包覆紅磷）是國際上近幾年來發(fā)展起來的高效新型阻燃劑，是在細(xì)微的紅磷粉末上，通過各種方法在其表面包覆一層極薄的高分子薄膜或氧化物薄膜。它不僅克服了紅磷在使用中的幾乎全部缺點，同時賦予其新的優(yōu)越性能：熱穩(wěn)定好，易于高聚物相容，無毒無味低煙，耐候性好，貯存期長，
4、用量少，阻燃效果好，應(yīng)用廣泛等[5]。它不但可克服鹵銻系阻燃劑燃燒時煙霧大、放出有毒氣體及腐蝕性氣體等缺陷，同時還可克服有機P-N膨脹型阻燃劑價格昂貴、無機阻燃劑添加量大等缺點[6]。2制備方法微膠囊化是一種化學(xué)品的特殊“包裝”技術(shù)，它是用一種高分子物質(zhì)（即囊材）將另一種物質(zhì)（即芯材）包覆上一層具有一定強度的連續(xù)緊密的薄膜（即囊壁），以滿足某種特殊的甜要。微膠囊紅磷的特點是將每一單個紅磷微粒用一層連續(xù)致密的高分子樹脂薄膜“包裝”起河北科技師范學(xué)院08級文獻綜述來，以使紅磷和外界隔絕開來，這可克服單純紅磷在作為阻燃劑使用
5、過程中所產(chǎn)生的前述間題。且根據(jù)不同需要可制得粒徑在幾個至幾百個微米范圍內(nèi)的微膠囊紅磷。此外，用來包覆紅磷的高分子樹脂（即囊材）大多數(shù)是合成高分子材料，對于改善與所要阻燃的基材相容性也是有益的[7,8]。微膠囊制備的關(guān)鍵在于使包封囊芯物的囊壁物成膜，有時還需要固化。為了實現(xiàn)包囊化，包囊膜的表面張力應(yīng)小于囊芯物的表面張力。常見的微膠囊制備方法有以下5種：界面聚合法、原位聚合法、相分離法、乳液-溶劑蒸發(fā)法和物理機械法[9]。3阻燃機理3.1紅磷的阻燃機理探究紅磷表面與潮濕空氣發(fā)生緩慢化學(xué)反應(yīng)，生成各種不同價態(tài)的磷酸和磷化氫，
6、而無機金屬氧化物和氫氧化物吸附于紅磷的表面與紅磷氧化生成的各種磷酸發(fā)生酸堿反應(yīng)，使紅磷表面的pH值保持中性，同時使紅磷表面吸附的水變成金屬鹽的結(jié)晶水，減少了紅磷表面的暴露面積，減慢了空氣和水向紅磷表面擴散的速度，從而減慢了吸水氧化速度抑制了磷化氫的釋放[10]。磷系阻燃機理分為三類一是高分子材料燃燒時的高溫使磷系阻燃劑生成磷酸或聚磷酸，在燃燒物表面形成高粘度的熔融玻璃質(zhì)和致密的碳化層隔斷熱和氧。二是阻燃劑分解產(chǎn)生PO·、HPO·自由基，這些自由基捕捉高分子燃燒時生成的H·、HO·自由基，中斷由H·、HO·自由基產(chǎn)生的連
7、鎖燃燒反應(yīng)三是促進燃燒物表面形成多孔質(zhì)的發(fā)泡碳化層，隔斷熱和氧。每種磷系阻燃劑的阻燃機理由這三種組合，產(chǎn)生協(xié)同阻燃效果究竟以哪種機理為主，由阻燃劑和燃燒物的結(jié)構(gòu)決定[11]。3.2微膠囊化紅磷的阻燃機理在聚合物中加入包覆紅磷的阻燃作用機理有如下幾個方面，即在燃燒時，形成磷酸衍生物，起到熱吸附體作用，阻礙了燃燒的進一步發(fā)生；截留自由基，改善熱穩(wěn)定性；與氧反應(yīng)形成磷氧基，繼續(xù)與聚合物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(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，這種含氧磷酸鹽具有較強的吸濕性，可以降低燃燒的聚合物的表面溫度，
8、同時促進聚合物的表面濕度，同時促進聚合物的表面碳化[12]。紅磷的阻燃機理通常認(rèn)為是在凝聚相中進行的，加入紅磷阻燃劑的聚合物燃燒時，紅磷先被氧化并生成磷酸，接著磷酸又進一步脫水生成偏磷酸和聚偏磷酸，從而在聚合物表面形成一層不燃性的液體保護膜；同時，因偏磷酸和聚偏磷酸的強脫水作用，促使聚合物材料表面脫水炭化，形成一層致密的炭化層。液
