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红磷为什么可以作为阻燃剂?

2023-11-29
安米微纳
- 金牌技术人员

红磷是高效无卤阻燃剂,核心靠凝聚相 + 气相双重阻燃机理,尤其适合尼龙、PBT、TPE、环氧树脂等工程塑料。


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1、凝聚相阻燃(最主要作用)


高温下红磷先氧化,生成聚偏磷酸、偏磷酸这类强脱水酸酐,遇材料裂解水汽快速生成聚偏磷酸。


2. 聚偏磷酸是强脱水剂,促使高分子基材发生脱水炭化,在材料表面形成一层致密、难燃的炭层。


① 炭层隔绝氧气;


② 阻隔内部基材热分解产生的可燃小分子向外扩散;


③ 阻挡外部热量传入基材内部,抑制进一步热裂解。


这是红磷最核心阻燃贡献,形成物理屏障。气相阻燃作用红磷受热会生成磷系自由基,捕捉燃烧链式反应中高活性的自由基,中断燃烧自由基链式反应,抑制火焰传播.消耗火焰维持燃烧必需活性自由基,降低火焰能量。


3.热效应红磷氧化属于强放热,但生成的聚偏磷酸熔融覆盖在表面,整体实现 “以反应换炭层保护”。


4.优缺点与限制


优点:

①阻燃效率高,添加量低即可达到 V‑0;

②无卤,烟量相对卤素体系更低;

③对材料力学性能影响比很多阻燃剂小。


关键缺陷(应用必须解决):

①红磷遇水、高温潮湿环境会缓慢反应,释放磷化氢(剧毒可燃气体),所以工业用都是包覆红磷(环氧树脂 / 密胺树脂包覆颗粒),隔绝水汽。

②本身深红色,会严重染黑制品,只适合黑色、深色制品,浅色产品不能直接用。

③容易吸潮,加工时需要严格控制含水率。


5、适配场景多用于 PA6/PA66 尼龙、PBT、TPU、环氧树脂灌封料;

电子元器件、连接器、线圈骨架等深色阻燃改性。


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