磷系阻燃剂——红磷

1.什么是阻燃剂

阻燃剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的；阻燃剂有多种类型，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性的，目前添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂。有机是以溴系、磷系、磷氮系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。

反应型阻燃剂则是作为一种单体参加聚合反应，因此使聚合物本身含有阻燃成分的，其优点是对聚合物材料使用性能影响较小，阻燃性持久。

2.什么是磷系阻燃剂

磷系阻燃剂由于自身特点和性能很早就被当做阻燃剂来使用，它不仅克服了卤系阻燃剂燃烧时发烟量大、释放有毒腐蚀性气体的缺点,还改善了无机阻燃剂高添加量而严重影响材料的物理力学性能的缺点，其阻燃效果优良，低烟，低毒，无腐蚀性气体产生，获得了广泛应用。

磷系阻燃剂主要是通过在材料与氧化剂、热源之间形成隔离膜来达到阻燃效果。按磷的化合物在不同反应区所起阻燃作用的不同，可将阻燃机理分为凝聚相阻燃机理和气相阻燃机理。燃烧时磷系阻燃剂受热分解成磷的含氧酸（磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等），具有较强的脱水性，能使材料脱水炭化成膜，使可燃产物减少；同时磷的含氧酸多是粘稠状的半固态物质，可在材料表面形成一层覆盖于焦炭层的玻璃状熔融物，降低炭层的透气性，保护炭层不被继续氧化，抑制燃烧的蔓延。磷系阻燃剂是一种自由基捕获剂，在燃烧时形成PO•自由基，可与火焰中的H•自由基结合，使磷系阻燃剂在气相中同样发挥阻燃作用。另外，磷系阻燃剂在阻燃过程中产生的水分既可降低凝聚相的温度，又可稀释气相中可燃物的浓度，从而起到很好的阻燃效果。

无机磷系阻燃剂主要包括红磷(微胶囊化红磷)、聚磷酸铵和磷酸盐(如磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵等)。含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。

有机磷系阻燃剂主要包括磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。

3.什么是红磷

红磷，又名赤磷（英文名：Phosphorus red），是紫红或略带棕色的无定形粉末，有光泽。红磷是磷的同素异形体之一；密度2.34g/cm3，加热升华，但在4300KPa压强下加热至590℃可熔融，汽化后再凝华则得白磷。难溶于水和CS2，乙醚、氨等，略溶于无水乙醇，无毒无气味，燃烧时产生白烟（注：白烟为五氧化二磷），烟有毒。

4.红磷的应用

电子行业中红磷作为非卤阻燃剂应用在多种塑料，橡胶等材料中（如电子器材、电视机壳等），具有添加量低、阻燃性能好、燃烧无烟、价格低等优点。红磷还用于制造火柴、农药和有机合成等。

5.红磷的缺点

在实际应用中，红磷阻燃剂存在许多弊端：

1）红磷极易吸潮和氧化，表面慢慢形成磷的氧化物或酸，同时放出剧毒的磷化氢；

2）红磷与大多数塑料基体聚合物相容性不好，影响材料性能，加工困难；

3）红磷的着火点为240~250℃，且对热、摩擦和冲击相当敏感，在使用中存在安全隐患；

4）红磷的本身带有很深的紫红色，易使被其阻燃的制品着色；

5）红磷可经吸入、食入和皮肤接触等途径进入人体。经常摄入红磷粉尘，可引起慢性磷中毒；长期皮肤接触可引起皮炎；

6）红磷对水生生物有一定的毒性，还会引起水体富营养化等问题。

6.红磷的管控

目前对红磷在产品中的使用限制主要来源于国际买家的要求，欧、美、日、韩等不少电子电气企业将红磷列入产品的环境管理标准中，有的设置了使用限值，有的甚至禁止使用。此外，不少国家对工作场所环境中的红磷也制定了管控标准。