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浅谈阻燃材料聚磷酸铵的研究进展

摘要：聚磷酸铵是一种高效无机无卤磷系阻燃剂，是膨胀型阻燃剂的主要成分之一。本文就聚磷酸铵的合成方法，改性研究现状和应用前景进行了介绍。

关键词：聚磷酸铵；阻燃剂；合成方法；改性，应用进展

聚磷酸铵（简称APP）是一种磷氮系特效膨胀型无机阻燃剂，通式为（NH4）n+ 2PnO3n+1，外观呈白色粉末状，分水溶性和水难溶性，其中聚合度n 在10- 20 之间为水溶性，称为短链APP；聚合度n 大于20 的为水难溶性，称为长链APP。该产品P- N 阻燃元素含量高、热稳定性能好，产品近乎中性，能与其他物质配伍，阻燃性能持久，无毒抑烟。APP作为膨胀型阻燃剂的基础材料, 被广泛应用于阻燃领域，随着全球阻燃剂朝无卤化方向发展，以APP 为主要原料的膨胀型阻燃剂成为研究开发的热点。APP 的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂，促使有机物表面脱水生成炭化物，加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖，隔绝空气而达到阻燃的目的，同时由于APP 含有氮元素，受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体，这些气体不易燃烧，阻断了氧的供应，达到了阻燃增效和协同效应的目的[1]。

1 聚磷酸铵的合成

目前聚磷酸铵的合成工艺很多，主要有磷酸和尿素缩合法，聚磷酸铵化法，正聚磷酸铵与氨气高温中和法，P2O5-NH3-H2O 高温气相反应法，NH4H2PO4和CO(NH2)2缩合法，NH4H2PO4和NH3缩合法以及H3PO4和NH3缩合法等。根据聚磷酸铵不同的用途合成的方法也不一样。

1.1 磷酸和尿素缩合法

这种合成方法是将磷酸和尿素以一定比例混合，加热搅拌后，得到澄清透明的液体再将这种液体加热，经发泡、聚合和固化3 个阶段即可得到白色干燥固体，冷却后得到成品。

李茂林等以85%的磷酸和尿素为原料探究了聚磷酸铵生产的最佳工艺条件，合成的产品聚合度为170，结果表明反应温度220℃，反应时间3h，n(H3PO4) (以P2O5计85%)∶n ［CO(NH2)2］=1∶1.8为最佳工艺条件。

张长水等以正交实验法探讨了用磷酸和尿素为原料合成聚磷酸铵时，原料配比、反应温度、聚合时间等因素对产品聚合度的影响。实验结果表明，较优工艺条件为：尿素与磷酸的摩尔配比为 1.7∶1，预聚合温度180℃，固化温度240℃，固化时间为160min，产品外观为白色固体,平均聚合度为34，溶解度为0.98g·(100g 水)-1。

1.2 磷酸法

这种合成方法要求磷酸以沸腾状态进入反应器，通入氨后使氨气与五氧化二磷的摩尔比在0.5~0.6 之间，反应器温度在180℃左右，此时局部氨化的磷酸将进入浓缩器内浓缩，使氨气与五氧化二磷混合物的含量在70%左右，再进入绝热氨化器内继续氨化，使混合物氨气与五氧化二磷的含量不少于77%，最后在辅助氨化器内进行氨化以达到一定规格的产品。

V．Archie等用物质的量之比为0.8~1.2 的氨气和五氧化二磷在

300～315℃的U 形反应器内混合反应0.1~0.18s 得到的产品中聚磷酸铵超过50%(质量分数)。含五氧化二磷60％～70％(质量分数)的湿法磷酸与无水氨在300℃左右加长管式反应器内充分接触5~60s，得到的聚磷酸铵达到60％~90％(质量分数)，而且溶解度较高。

Hahn H 等用湿法磷酸在管式反应器内与氨气反应生成磷酸铵，再将其缩聚成聚磷酸铵。在管式反应器内，湿法磷酸（含五氧化二磷在54％~74％）进行氨化反应，要求NH3/H3PO4的摩尔比约为08~1.0。同时还借助于管式反应器将其缩聚成聚磷酸铵，用蒸发水分的方法，控制温度在260~310℃之间，实现连续化生产。

1.3 磷酸二氢铵与尿素缩合法

将磷酸二氢铵和尿素按一定摩尔比进行混合，放入箱式聚合炉内在220℃左右高温下缩合反应1h，经过冷却，粉碎得到APP 产品。该反应需要加入一定量的氨化剂和助融剂，通常选用氨气。

K.O.Hamd提出由磷酸铵和尿素制取聚磷酸铵的最佳工艺条件：在常压或减压下，磷酸铵和尿素的物质的量比为1~1.2，反应温度为145~160℃。当磷酸铵与尿素的物质的量比大于1.2 时，产物中含有大量的短链聚磷酸铵。

张正元等研究了在常压条件下以湿法磷酸生产的工业级磷酸一铵和尿素为原料生产聚磷酸铵的合成工艺条件，制备了平均聚合度为400 的聚磷酸铵。研究了磷酸铵、反应温度、组分配比、反应时间对平均聚合度的影响。结果表明，高聚合度APP 的优化生产工艺条件为：尿素与磷酸一铵的摩尔比为2，聚合温度为300℃，聚合时间为3h。

付秋菠等通过正交试验对聚磷酸铵的聚合条件进行了优化，得到了最佳工艺条件：反应温度为160℃，反应时间为1.5h，原料配比(磷酸二氢铵与尿素物质的量比)为1∶1.1。在最佳工艺条件下合成的聚磷酸铵的聚合度达到了34，氨氮含量和有效磷含量分别为16.65％和70.20％(均为质量分数)。

崔益顺以磷酸二氢氨和尿素为原料，采用磷酸铵热缩合法制备聚磷酸铵阻燃剂。对反应温度，聚合时间和原料摩尔配比进行单因素实验，结果表明，反应温度在300~320℃，反应时间为150min，反应物(磷酸二氢氨∶尿素) 摩尔比为1∶1 时为最佳工艺合成条件。

1.4 磷酸铵与五氧化二磷聚合法

该法中可以采用正磷酸铵或磷酸氢二铵、磷酸二氢铵与五氧化二磷聚合，在氨气环境中加热(280~300℃)，持续时间为1.5~2h。这种方法可以制得的聚磷酸铵产品为Ⅱ-型APP 产品，溶解度较低，基本在0.05g·(100g 水)-1以下，分解温度在300℃以上，聚合度也有大幅度提高。该方法是生产Ⅱ-型APP 的主要方法。

贾云等以五氧化二磷、磷酸铵盐、尿素为原料，氨气为保护气，制备了高聚合度聚磷酸铵无机阻燃剂。考察了五氧化二磷、磷酸铵盐、尿素的用量和反应温度对聚磷酸铵平均聚合度的影响。实验结果表明，制备聚磷酸铵的最佳反应条件为：n(磷酸氢二铵)∶n(五氧化二磷)∶n(尿素)=1∶1∶0.3，反应温度280~300℃，反应时间40min，热处理温度250~280℃，热处理时间为110min。在此条件下制备的聚磷酸铵的平均聚合度大于600，平均粒径直径小于50μm，在水中的溶解度小于0 4 g。XRD表征结果表明，所合成的物质为Ⅱ-型聚磷酸铵。

傅亚等用聚合反应-热处理两段工艺合成了高聚合度的聚磷酸铵(APP)阻燃材料，其结构经XRD 表征结果为Ⅱ-型聚磷酸铵。优化反应条件为：磷

酸氢二铵1 mol，n (磷酸氢二铵):n (五氧化二磷):n(脲)=1.0:1.0:0.3，干燥氨气氛下于290℃反应30min，再经250~280℃后处理100~110min。APP 的平均聚合度大于150，粒度小于50μm。

曹建喜等通过实验对高聚合度聚磷酸铵的聚合条件进行优化，制备了平均聚合度为390 的聚磷酸铵，考察了物料配比、反应温度、反应气氛、反应时间、反应压力和处理温度、处理时间等对平均聚合度的影响。结果表明，n[(NH4)2HPO4] ∶n(P2O5)∶n[CO(NH2)2]=1.0∶1.0∶0.3，湿氨气反应气氛，反应温度270℃，反应时间30min，反应压力为2.0MPa，热处理温度250℃，热处理时间120min 为制备高聚合度的聚磷酸铵阻燃剂的最佳工艺条件[2]。

1.5 其他合成法

除了上述几种主要方法，还有其他一些合成方法，例如聚磷酸铵化法、正聚磷酸铵与氨气高温中和法等。但为了合成阻燃性能更好的Ⅱ-型聚磷酸铵，C.Y.shen 等提出了在合成聚磷酸铵时，加入Ⅱ型聚磷酸铵作为晶种的方法，但是该法的成本较高难以控制，工业上很少采纳。Makoto Watanabe提出以Ⅱ-型聚磷酸铵作为晶种，由磷酸盐和缩合剂在湿氨下热缩合制备Ⅱ-型结构聚磷酸铵，磷酸盐可以是磷酸二氢铵、磷酸氢二铵等，缩合剂可以是尿素、氨基脲等[3]。

2 聚磷酸铵阻燃材料的改性研究和应用现状

由于目前聚磷酸按的生产受到生产条件的限制，在生产工艺和设备落后的条件下，一般得到APP聚合度只有几十，而且其与有机材料的相容性不能完全达到相应的力学性能要求。另外，以APP为基础的膨胀型阻燃剂(IFR)在聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EV A)等塑料的阻燃中显示出优良的阻燃作用，是目前阻燃技术研究开发的热点，但是，通常情况下APP的热稳定性仍不能满足如PP的加工要求，而且APP还存在吸湿性较大的缺点，限制了它在电子材料等方面的应用，因此，为了能够使其发挥阻燃作用，在很多情况下，都需要对其颗粒进行表面改性。目前较为常见的改性方法主要有偶联剂改性、微胶囊化、表面活性剂改性以及三聚氰胺改性等4种。

2.1在纤维制品中的应用

以APP为基础制成的阻燃剂，在高温下分解成的磷酸与纤维素中的羟基作用生成磷酸酯和水，使纤维制品脱水炭化。一方面炭化层阻滞了热传导，另一方面分解成玻璃状的聚磷酸也起到隔热和隔氧气的作用，从而抑制基材的燃烧。林科院木材工业研究所以水溶性APP配合其他助剂处理木材，取得良好效果。北京轻工研究所用以APP为主的水剂透明阻燃剂处理纯棉织品，氧指数达到50%。在制造纤维时，加入25%的APP和1 %Alz ( S04 ):制成的纤维板材，达到了JIS-AI321难燃3级。

2.2 在涂料中的应用

聚磷酸按作为阻燃剂在涂料中的使用最为广泛。早期的防火涂料曾将APP单独加入制成防火涂料，但随着人们对阻燃性能及成膜性能要求的提高，近年来出现了一种新型防火涂料，即APP作为酸源，与炭源及气源并用组成膨胀型阻燃剂。如利用三聚氮胺(MEI )、季戊四醇(PER)以及聚磷酸按三者的协同效应组成阻燃剂，此种涂料的涂层很薄，约为0.3-0.5m m，但遇到火后很快就膨胀为厚度达到10-25mm的泡沫层，以此来保护材料。这种泡沫层的导热系数低，可以大大延长耐火时间(一般为30-40min )。该种涂料已经广泛地应用于木材、纤维板以及胶合板的阻燃。另外该种涂料

还用于保护钢铁构件(尤其是大跨度结构)，钢铁构件在600以上就失去了原有的强度，发生软化变形，而在构件上涂以膨胀防火涂料后，着火时厚厚的隔热层就保护了钢材，降低了温度，从而赢得了灭火时间。

APP配制的膨胀型防火涂料，阻燃性能优良，具有比正磷酸按和偏磷酸按配制的防火涂料阻燃时间长，成膜性好，在潮湿环境中或经水浸泡涂层变化不大等特点。APP在涂层中既是阻燃剂又是发泡剂，达到一定温度后，APP分解生成磷酸和氨气起稀释、隔绝空气的作用，同时，磷酸与季戊四醇生成酯类化合物覆盖于基材表面，阻滞燃烧。

2.3 在塑料中的应用

APP在塑料方面的应用主要是与多种合成树脂配合制备阻燃高分子材料。聚乙烯材料是现时使用最广泛的塑料材料之一，但其氧指数仅为17.4%，在高压、放热、放电等条件下极易引起火灾，因而聚乙烯的阻燃成为该材料能否广泛使用的关键。先前使用的聚乙烯无卤阻燃剂多为镁盐和铝盐阻燃剂，通过高温分解吸收塑料表面热量，从而达到降低环境温度，并同时产生大量水蒸汽冲淡可燃气体浓度，达到阻燃的效果，因此其使用量大，对材料的物理机械性能产生较大影响。人们根据几种阻燃剂的协同作用，采用以聚磷酸铵为主阻燃剂，季戊四醇、沸石为助阻燃剂共同组成膨胀型体系加入P〔材料中，制成阻燃聚乙烯材料，其氧指数可提高到35%，阻燃级别达到UL94V-0级标准，且材料的力学性能、加工性能优良，可广泛应用于电线、电缆、管材和吹塑制品中。

山西中北大学研究人员刘渊等通过极限氧指数测试、力学性能测试研究了聚磷酸按(APP)对聚乙烯(PE)的燃烧性能和力学性能的影响。结果表明:B型APP在添加量达到30%以后，PE的氧指数达到了22.4，可以实现离火后很快自熄;在添加了APP后，PE 的拉伸强度在开始的时候提高，当添加量超过20%后，其拉伸强度开始缓慢降低;PE的缺口冲击强度在添加APP后，在添加量很低时就产生了大幅度下降。

聚丙烯和聚乙烯一样，氧指数也仅有17%，因此，人们以APP作为混合膨胀型阻燃剂的主要成分，与其它协效剂(如季戊四醇、三聚氮胺)共同组成IFR阻燃体系几，其氧指数上升到34.1 %，阻燃性为UL94V-0级。经阻燃后材料的机械性能阻燃性能及光稳定性能俱佳，可作为电视机元件、电池箱、保险丝盒、电缆导管、层顶片材以及工程塑料等阻燃要求较高的使用场所使用。山东三塑集团研究人员赵晓莹等采用聚磷酸按(APP)作为无卤阻燃剂对聚丙烯(PP)进行了阻燃改性。结果表明，APP的加入，使体系的冲击强度和断裂伸长率有所下降，热变形温度、弯曲强度和极限氧指数有所提高，APP质量分数为30%时，极限氧指数达到35%。在50kW/m2热辐照条件下，利用锥形量热仪研究了APP质量分数为40%时，PP/APP体系的燃烧性。结果表明APP能明显降低PP的热释放速率((HRR)、有效燃烧热(EHC)和质量损失速率(MLR)。

早期的聚苯乙烯(PS )泡沫塑料主要用作隔热、隔音、防震、包装材料，近年来发展起来的高抗冲聚苯乙烯( HIPS)是PS的改性品种，与PS相比，具有较高的韧性和冲击强度，并且保留了PS易成型加工的优点，可进行注塑、挤塑、真空吸塑等成型加工，广泛用于制造各种电器零件、电视机、收音机、电话、吸尘器等的壳体，板材及冰箱衬里，但它同样易燃烧，同时产生带毒性气体的黑烟，限制了其在某些要求阻燃场所的使用，尤其是对塑料阻燃性能要求越来越高的家电行业。磷系阻燃剂具有较好的阻燃性

和消烟效果，但常规磷系阻燃剂对制品的力学性能影响较大，因此，国内外正在研制开发新型磷系阻燃剂一选用新型长链聚磷酸按，与辅助助燃剂一起构成多元阻燃体系，使阻燃体系与树脂相容性好，成本低廉，氧指数由17%上升到28.8，阻燃性为UL94V-0极，达到阻燃、消烟的目的。

聚氨酯( PU)是现代塑料工业中发展最快的品种之一，其特点是通过改变分子中链的结构，能较大幅度地进行各种改性，因此PU塑料广泛用于各种绝热、防震、隔音、轻质构件和坐垫、包装、汽车内饰等方面，但PU塑料是极易着火燃烧的塑料制品，在着火时放出使人窒息的毒气，造成伤亡事故，因此为了提高PU塑料的阻燃性能，保持原有的机械性能，降低阻燃剂的用量，控制成本，协同阻燃作用的研究逐渐发展起来。采用聚磷酸按与稀土金属氧化物Ce203组成协同阻燃体系，可以达到较好的阻燃效果，氧指数由原来的17.5%上升到24.8%，阻燃性为UL94V-0级，对材料机械性能影响小，特别是生烟量、有毒和腐蚀性气体生成量少，达到了使用要求。

聚甲醛(POM)是一种综合性能优异的工程塑料，具有硬度大、耐磨性、耐疲劳性和弹性好，化学稳定性高，有突出的耐溶剂性，电绝缘性佳，吸水性低以及制品的尺寸稳定性好等优点，可用来取代有色金属及其合金，被广泛用于汽车、电子电气、各种精密机械、五金建材等行业。但POM的氧指数仅为15%，是一种易燃烧的塑料，随着其应用领域的日益扩大，对其进行阻燃改性的要求越来越强烈。根据POM燃烧的机理及燃烧特性，选用以APP为主阻燃剂，三聚氰胺与季戊四醇双磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)为辅助阻燃剂，再配以高分子吸醛剂共同组成阻燃体系，通过塑炼方式加入POM中构成了阻燃POM，经过测试其氧指数可以达到50%，垂直燃烧达到FV-0级，且加工条件与普通POM相同，可以满足使用要求。

大连理工大学研究人员夏英等通过热重分析、扫描电子显微镜和氧指数等研究了由聚磷酸酯与季戊四醇组成的膨胀型阻燃剂((IFR)对ABS的阻燃作用。与传统的含卤阻燃ABS相比，热失重分析显示，IFR的加入使体系的残炭量显著增加，650`C时ABS的残炭量由不加IFR时的 1.9%增至21.32%。扫描电子显微镜观测发现，经工FR阻燃的ABS在燃烧时形成了由无数封闭孔洞构成的蓬松焦化炭层，表明IFR对ABS具有良好的膨胀阻燃效果。在IFR含量为30%时，ABS 的氧指数可达27.4%0

此外，APP还可以用于阻燃聚氯乙烯、不饱和聚醋树脂、EVA,酚醛树脂、丙烯酸醋类乳液、合成橡胶制品、氯化聚氯乙烯以及氯磺化聚氯乙烯等[4]。

3 聚磷酸氨的应用前景

随着我国合成树脂工业的快速发展，对APP应用和需求将日益增加。APP作为一种重要的无机阻燃剂，未来的发展方向应是超细化、专用化、系列化，因此，今后应该APP改性技术的研究和开发，增加其耐热稳定性，与树脂的相容性和降低其吸湿性等，进而开发出系列化、专用化的APP产品，以满足不同各种领域对APP产品的需求[5]。

参考文献：

[1] 焦立强,汤建伟。聚磷酸铵的研发、生产及应用，无机盐工业。2009年4月。

[2] 李敏，刘兴勇. 聚磷酸铵的合成方法及应用进展. 化工技术与开发. 2011 年 2 月.

[3] 崔小明。阻燃剂聚磷酸按的改性和应用进展。塑料制造。2009.7.

[4] 贾云,陈君和. 无机阻燃剂高聚合度聚磷酸铵的研制. 石油化工.2006.7

[5] 范望喜，李文元. 高分子阻燃材料的研

究进展.天津化工。2010.9

微胶囊技术包覆聚磷酸铵研究进展_汪玲

微胶囊技术包覆聚磷酸铵研究进展汪玲，刘吉平* （北京理工大学材料学院，北京，100081）摘要微胶囊技术包覆聚磷酸铵用于阻燃研究可以降低聚磷酸铵的水溶性，有效改善阻燃剂易吸潮、易氧化、热稳定性差、相容性差等缺点，是-种前景良好的对聚磷酸铵进行改性的方法。本文介绍了聚磷酸铵的阻燃机理和微胶囊技术的基本概念，综述了国内外使用微胶囊技术包覆聚磷酸铵的研究进展，并对微胶囊技术包覆聚磷酸铵现状给予总结同时得出结论：目前，微胶囊技术主要应用于包覆聚磷酸铵，而对其他阻燃剂的报道相对较少。因此，应着重扩大微胶囊技术的应用范围研究，另外还应积极开展微胶囊工艺、阻燃剂复配、提高力学性能、抑烟性能等研究，以提高其可适用性和广泛性。关键词聚磷酸铵，微胶囊技术，包覆，阻燃剂膨胀型阻燃剂（IFR）是-种典型的无卤阻燃剂[1]。聚磷酸铵（APP）是IFR常用组分之-，其阻燃机理为：聚磷酸铵受热后脱去氨气生成强脱水剂聚磷酸，聚磷酸可使被阻燃物表面脱水生成碳化物，碳化物在基质表面形成致密性膨胀炭层，炭层可减弱聚合物与热源间的热量传递，并阻止气体扩散，由于没有足够的燃料和氧气，因而终止燃烧起到阻燃作用[2-3]。但是聚磷酸铵作为阻燃剂加入后与环氧树脂的相容性差和吸湿性强，限制了其应用。因此，近年来大量文献报道了采用微胶囊技术包覆聚磷酸铵用于阻燃研究。 1 微胶囊技术微胶囊包覆技术是指将APP利用天然的或合成的高分子材料包覆，形成-种直径1～50μm的具有半透性或封闭膜的微型胶囊APP产品，降低了聚磷酸铵的水溶性，具有更高的热稳定性、耐水性以及相容性。国外知名企业赫司特公司、孟山都公司及Albright Wilson公司均生产高聚合度APP产品。微胶囊的外形可以是球状的，也可以是不规则的形状；胶囊外表可以是光滑的，也可以是折叠的；微胶囊的囊膜既可以是单层，也可以是双层或多层结构。微胶囊技术的优势在于形成微胶囊时，囊芯被包覆而与外界环境隔离，它的性质能毫无影响的被保留下来，而在适当条件下壁材被破坏时又能将囊芯释放出来，给使用带来许多便利。微胶囊化的目的主要是降低阻燃剂的水溶性，增加阻燃剂与材料的相容性，改变阻燃剂的外观及状态，提高阻燃剂的热裂解温度以及掩盖阻燃剂的不良性质。其制备方法主要有化学法，物理化学法，机械法[4]。

聚磷酸铵

聚磷酸铵摘要：以磷酸铵盐、尿素为原料，制备了高聚合度聚磷酸铵无机阻燃剂。测定了聚磷酸铵的溶解度[1]。以防火材料的制备测定防火性能，对现代工艺的提高有了自己的认识和理解。关键词：聚磷酸铵、阻燃性能、防火材料[2]。前言：聚磷酸铵（APP）是近十多年来发展起来的一种重要的无机阻燃剂，广泛用于塑料、纤维、纸张、橡胶、木材等的阻燃，并可用于配制耐火材料。APP 含磷、氮量大，热稳定性好，水溶性小，近于中性。同时，它具有分散性好，比重小，毒性低和价格低廉的特点。 1实验部分 1.1实验原理其结构是为(NH4)n+2PnO3n+1。APP有水溶性（n为10∽20）及水难溶性（n?0）两种。作为阻燃剂的n一般大于25[3]。合成方法主要有高温聚合法和低温溶剂法。本实验用低温溶剂法，以石蜡为介质，尿素和磷酸二氢胺为原料进行制备。本实验用低温溶剂法，以石蜡为介质，尿素和磷酸二氢胺为原料进行制备。在尿素和磷酸二氢胺反应体系中，存在下列反应： CO(NH2)2 +2NH4H2PO4-----(NH4)2P2O7+CO2 (NH4)2P2O7+CO(NH2)2-----2/n(NH)4n+2PnO3n+1+4NH3+CO2 当n很大时，产物可写成（NH4PO3）。 1.2药品与仪器药品：液体石蜡（碳数在16 以上），尿素，磷酸二氢铵，苯等。仪器：烧杯（500ml，200ml），抽滤装置，电炉，温度计。 1.3合成

在500ml干燥的烧杯中，加入150ml液体石蜡，加热至200℃,在该温度下，不断搅拌，将30g尿素与28克磷酸二氢胺混合，分批加入至温度为200℃的液体石蜡中，注意温度不能过高，30分钟内加完。与190∽200℃的条件下继续反应25∽30分钟，观察反应产物（由粘稠泡沫液体变为白色固体）。然后冷却至室温，尽可能倾出液体石蜡，将生成物研细后，每次用30∽40ml苯浸洗2-3次，除去产物中夹留得石蜡，抽滤，回收苯。然后用蒸馏水洗涤产物。在120℃烘箱中，烘30分钟，即得产物，成重，计算产率。 1.4产品质量检验 (1) 溶解度测定：准确称取上述产物2克加入50ml蒸馏水煮沸5分钟后，过滤产物，烘干，称余物，计算100ml蒸馏水中的溶解度。 (2) 阻燃性能测试：称取4gAPP加100ml蒸馏水，搅拌均匀后，将一片滤纸浸在此液体中。10分钟后称出烘干，与一未处理的滤纸，使燃烧对比实验，观察其现象。 (3) 测定产品的熔点 1.5防火涂料的制备及防火性能涂料的配比见下表1 表1：涂料配方品名用量品名用量聚乙烯醇缩甲醛胶25.0 聚磷酸铵22 三聚氰胺11.5 季戊四醇 6.0 六偏磷酸钠（10%） 5.0 甲基硅油消泡剂0.5 羧甲基纤维素钠 3.0 去离子水22.0 制备步骤为：将六偏磷酸钠，羧甲基纤维素钠分别配制成10%和2%的水溶液；将要求量的去离子水加入烧杯中；低速（约800r/min）搅拌下，将配方量的阻燃剂、颜料、填料、分散剂依次加入，再加入适量的消泡剂，然后高速搅拌（大

对建筑工程新型材料的发展现状及应用分析

对建筑工程新型材料的发展现状及应用分析 1 建筑工程新型材料应用的意义建筑材料直接影响土木和建筑工程的安全可靠性、耐久性及适用性等各种性能。因此加强建筑新型材料的开发、生产和使用，对于促进建筑业发展、发展国民经济具有重要意义。发展新建材、推广节能建筑是改造传统建材和建筑工艺发展的重要前提。新材料代表了建筑材料的未来发展方向，符合世界发展趋势和人类发展的需要。 2 建筑工程新型材料的現状分析目前建筑工程新型材料具有很强的地方性和区域性，其发展受到资源、自然条件、工业和科学技术水平、建筑风格、民族习俗等多方面的影响。目前建材工业成为国民经济体系中资源综合利用的关键环节和消纳固体废弃物的主要工业之一。并且建材工业正在朝着资源消耗低、环境污染少的资源节约型、环境友好型产业的绿色发展方向迈进。虽然新型建筑材料正朝着大型化、轻质化、节能化、利废化、复合化和装饰化方向发展，产品结构趋于合理，但代表建筑材料现代化水平的各种轻质、复合板和复合墙板可供建筑业选择使用的仍然比较少。此外新型建筑材料施工工艺要求较高，施工人员培训不够，墙体砌筑、安装质量不易保证。因此要改变过去依赖能源、资源并且污染环境的建筑材料应

用，必须不断加强建筑工程新型材料的生产、应用发展。 3 建筑工程新型材料的应用分析 3.1 建筑工程新型混凝土材料的应用分析新型混凝土特性如下：（1）硬化混凝土的性能。现代建筑向高层化、大跨度方向发展，因此促进了高强HPC 的研究和开发。在高层建筑中的混凝土强度是对应于柱子的轴力，可以说建筑物的层数是由所使用的混凝土强度来决定的。比如25?30层的建筑物要使用强度36Mpa?42MPa的混凝土，30?35层要42MPa?48MPa,更高层的建筑就需要更高强的混凝土，如60层需用100MPa。在此情况下，配合比设计可以参照普通混凝土的方法，但是主要组成材料和性能应满足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多，这是因为在设计配合比时，就考虑到耐久性问题。（2）新拌混凝土的工作性。新拌混凝土的工作性是一个综合指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。HPC要求新拌混凝土具有大流动性及流动度经时损失小，以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，即好的填充性。与普通混凝土相比，HPC的组分复杂，多种掺合料与超塑化剂配合使用，其目的是通过这些组分来调整性能。其中最关键的技术之一是超塑化剂及其组成。单一成分的超塑化剂（如萘系和三聚氰胺系高效减水剂）虽然对水泥浆有强的分散作

新型阻燃剂之聚磷酸铵APP

新型阻燃剂之聚磷酸铵APP 应化0801班080370103 袁恒垒聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP)，1965年美国孟山都公司首先开发成功。聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP)，1965年美国孟山都公司首先开发成功。聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂。在20世纪70年代初，日本、前西德、前苏联等开始大量生产，目前应用较为普遍。我国从20世纪80年代开始研制该类产品，生产企业有几十家，主要用作阻燃剂。聚磷酸铵是一种含N和P的聚磷酸盐，按其聚合度可分为低聚、中聚以及高聚3种，其聚合度越高水溶性越小，反之则水溶性越大。按其结构可以分为结晶形和无定形，结晶态聚磷酸铵为长链状水不溶性盐。聚磷酸铵的分子通式为(NH4)(n+2)Pn0(3n+1)，当n为10 ～20时，为水溶性；当n大于20时，为难溶性。聚磷酸铵已逐渐进入复混肥和液体肥料的生产，特别是在发达国家已得到广泛应用。20世纪70年代初，美国TVA开发了用商品湿法磷酸(54%P205，质量分数)生产聚磷酸铵基础液体肥料，也就是将湿法磷酸浓缩成过磷酸，在管式反应器中与氨反应，生成高浓度聚磷酸铵，加水冷却生成品级为10-34-0的液肥产品。基础液肥可与氮溶液、钾肥生产液体复混肥。我国目前尚未有专业生产聚磷酸铵肥料的企业，其性状、组成及生产方法尚存在争议，一般认为作为肥料用聚磷酸铵应是短链全水溶的，包含磷酸铵、三聚磷酸铵和四聚磷酸铵等多种聚磷酸铵，

聚合度更高、链更长的聚磷酸铵只有少量存在；另有资料介绍，农用聚磷酸铵聚合度通常为5～18，且溶解性好，是液体肥料的主要品种。农用聚磷酸铵目前在中国仅有少量生产，还未形成商品出售。聚磷酸铵系无分支的长链聚合物，分子结构通式为(NH4)n+2PnO3n+1，当n足够大时，可写为(NH4)n+2PO3n+ 聚磷酸铵的含磷量高达30%～32%，含氮为14%～16%。这类阻燃剂最突出的特征是燃烧时的生烟量极低，不产生卤化氢。由于聚磷酸铵热稳定性好，可替代磷酸铵。聚磷酸铵为白色结晶或无定形微细粉末。APP的水溶性和吸湿性随聚合物增加而降低。国内按聚合度n的不同可分为水溶性(n=10～20，相对分子质量1000～2000)和水不溶性(n>20，相对分子质量大于2000)两种。n可大于1000。国外把n<100称为结晶相I聚磷酸铵(APPⅠ)，把n>1000的带支链的APP称为结晶相Ⅱ聚磷酸铵(APPⅡ)。n<100的短链APP对水的敏感性(可水解性)比超长链(M>1000)APP 大，而后者的热稳定性和耐水解性较高。长链APP在300℃以上才开始分解成磷酸和氨，而短链APP在150℃以上就开始分解。常用的结晶态APP为水不溶性长链状聚磷酸铵盐。APP含磷量大、含氮量高，磷氮体系产生协同效应，阻燃性好。相对密度小，分散性好，化学稳定性好、消烟、毒性低。 APP的生产方法常用的有两种，一种是磷酸-尿素热聚合法：另一种是磷酸铵的尿素热聚法：聚合温度约为205～300℃，反应过程维持—定的氨分压，以防止APP分解。

浅谈阻燃材料聚磷酸铵的研究进展

浅谈阻燃材料聚磷酸铵的研究进展摘要：聚磷酸铵是一种高效无机无卤磷系阻燃剂，是膨胀型阻燃剂的主要成分之一。本文就聚磷酸铵的合成方法，改性研究现状和应用前景进行了介绍。关键词：聚磷酸铵；阻燃剂；合成方法；改性，应用进展聚磷酸铵（简称APP）是一种磷氮系特效膨胀型无机阻燃剂，通式为（NH4）n+ 2PnO3n+1，外观呈白色粉末状，分水溶性和水难溶性，其中聚合度n 在10- 20 之间为水溶性，称为短链APP；聚合度n 大于20 的为水难溶性，称为长链APP。该产品P- N 阻燃元素含量高、热稳定性能好，产品近乎中性，能与其他物质配伍，阻燃性能持久，无毒抑烟。APP作为膨胀型阻燃剂的基础材料, 被广泛应用于阻燃领域，随着全球阻燃剂朝无卤化方向发展，以APP 为主要原料的膨胀型阻燃剂成为研究开发的热点。APP 的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂，促使有机物表面脱水生成炭化物，加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖，隔绝空气而达到阻燃的目的，同时由于APP 含有氮元素，受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体，这些气体不易燃烧，阻断了氧的供应，达到了阻燃增效和协同效应的目的[1]。 1 聚磷酸铵的合成目前聚磷酸铵的合成工艺很多，主要有磷酸和尿素缩合法，聚磷酸铵化法，正聚磷酸铵与氨气高温中和法，P2O5-NH3-H2O 高温气相反应法，NH4H2PO4和CO(NH2)2缩合法，NH4H2PO4和NH3缩合法以及H3PO4和NH3缩合法等。根据聚磷酸铵不同的用途合成的方法也不一样。 1.1 磷酸和尿素缩合法这种合成方法是将磷酸和尿素以一定比例混合，加热搅拌后，得到澄清透明的液体再将这种液体加热，经发泡、聚合和固化3 个阶段即可得到白色干燥固体，冷却后得到成品。李茂林等以85%的磷酸和尿素为原料探究了聚磷酸铵生产的最佳工艺条件，合成的产品聚合度为170，结果表明反应温度220℃，反应时间3h，n(H3PO4) (以P2O5计85%)∶n ［CO(NH2)2］=1∶1.8为最佳工艺条件。张长水等以正交实验法探讨了用磷酸和尿素为原料合成聚磷酸铵时，原料配比、反应温度、聚合时间等因素对产品聚合度的影响。实验结果表明，较优工艺条件为：尿素与磷酸的摩尔配比为 1.7∶1，预聚合温度180℃，固化温度240℃，固化时间为160min，产品外观为白色固体,平均聚合度为34，溶解度为0.98g·(100g 水)-1。 1.2 磷酸法这种合成方法要求磷酸以沸腾状态进入反应器，通入氨后使氨气与五氧化二磷的摩尔比在0.5~0.6 之间，反应器温度在180℃左右，此时局部氨化的磷酸将进入浓缩器内浓缩，使氨气与五氧化二磷混合物的含量在70%左右，再进入绝热氨化器内继续氨化，使混合物氨气与五氧化二磷的含量不少于77%，最后在辅助氨化器内进行氨化以达到一定规格的产品。 V．Archie等用物质的量之比为0.8~1.2 的氨气和五氧化二磷在

磷酸酯的性质与用途

磷酸酯磷酸酯类性质磷酸酯是一种兼阻燃、增塑效果为一体的阻燃增塑剂，较其它的磷酸酯及溴系增塑剂具有无味、耐光辐射、防霉、相溶而不易喷出，增塑性能好，阻燃效果优异等特性。磷酸酯与聚氯乙烯等树脂有良好的相容性，特别是阻燃性能好，但有毒。芳香族磷酸酯的低温性能较差，而脂肪族磷酸酯的低温性能较好，但热稳定性较差，耐抽出性不如芳香族磷酸酯。其主要品种有磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三丁酯(TBP)、磷酸三辛酯(TOP)、磷酸二苯一辛酯(DPOP)等。磷酸酯是一种淡黄色或无色液体，高闪点、无毒、无味、防霉、耐低温、耐光辐射，用良好的相溶性、增塑性、阻燃性。磷酸酯及卤化磷酸酯在增塑剂、阻燃剂中占有重要地位,是合成材料加工助剂中主要类别之一,广泛应用于塑料、合成橡胶、合成纤维、木材、纸张、涂料等领域中。磷酸酯类用途磷酸酯主要用作聚氯乙烯树脂及各种塑料、合成橡胶、高分子材料的阻燃增塑剂。磷酸酯类塑料加工助剂与聚氯乙烯、醋酸及硝基纤维素、聚苯乙烯、聚乙烯等聚烯烃树脂、合成橡胶等具有良好的相容性,是具有优良的增塑、阻燃、耐磨、抗菌等多功能的加工助剂。含卤磷酸酯一般作为阻燃剂使用,而芳香族磷酸酯、脂肪族磷酸酯或芳香脂肪族磷酸酯则作为阻燃增塑剂使用。用作阻燃剂的作用：磷系阻燃剂的阻燃作用在于阻碍向火焰供给燃料，降低聚合物裂解速度和催化聚合物的交联反应，这样就促使聚合物的碳化，增加燃烧残余物的量。当磷系阻燃剂与一定的氮化合物共同使用时，阻燃效力比两种阻燃剂单独使用时效力之和还大，这就是所谓磷－氮协同效应。用作增塑剂的作用：磷酸酯突出的特点是良好的阻燃性和抗菌性，特别是单独使用时效果更佳。另外，磷酸酯类增塑剂挥发性较低，抗抽出性也优于邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯，多数磷酸酯都有耐菌性和耐侯性。但这类增塑剂的主要缺点是价格较贵，耐寒性较差，大多数磷酸酯类的毒性较大，特别是磷酸三甲苯酯（TCP）不能用于和食品接触的场合。磷酸二苯辛酯是允许用于食品包装的唯一磷酸酯。含卤磷酯几乎全部作为阻燃剂使用。表面活性剂的作用和种类：磷酸酯类表面活性剂是含磷表面活性剂的代表，是一种性能优良、应用广泛的表面活性剂。具有优良的润湿、洗净、增溶、乳化、抗静电和缓蚀防锈等特性，且易生物降解，刺激性比较低，热稳定性、耐碱、耐电解质和抗静电性均优于一般阴离子表面活性剂，广泛用于化纤、纺织、塑料、造纸、皮革和日用化学品等领域。目前，磷酸酯表面活性剂的研究方向基本分为两大类：①合成研究；②新功能的开发和应用。磷酸酯类表面活性剂的主要品种：有烷基(芳基)磷酸酯(盐)、脂肪醇(烷基酚)聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基醇酰胺磷酸酯(盐)、咪唑啉类磷酸酯(盐)、高分子聚磷酸酯(盐)以及硅氧烷磷酸酯等。它们的性质不同，应用范围各有侧重。合成磷酸酯表面活性剂需要亲油、亲水两部分原料。亲油性原料主要有：脂肪醇(ROH)、脂肪醇聚氧乙烯醚(RO(C2H40) H)、烷醇酰胺(RCONHCH2CH2OH)、烷醇酰胺聚氧乙烯醚(RCONH(C2H40) H)、脂肪胺聚氧乙烯醚、油脂和脂肪酸酯类等6大类；磷酸化试剂有：五氧化二磷(P2O5)、焦磷酸(}{3P2o7)、三氯化磷(PC1 )、三氯氧磷(POC13)和磷酸(H3PO4)等。具体用途： 1、磷酸酯可用于生产国家煤炭部、化工部相关标准要求的一般难燃输送带，阻燃钢丝绳芯输送带、阻燃钢缆输送带，阻燃整芯PVC及PVG输送带。而制作出的PVC输送带表面无异物喷出，易于生产PVG输送带。

纺织品阻燃整理技术的应用与发展

纺织品阻燃整理技术的应用及发展-----------------------作者：

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浅析纺织品阻燃整理技术的应用及发展孙文华（河南省濮阳市中原油田消防支队，濮阳457001）提要：阻燃理论的研究是整个阻燃技术的基础，目前国内研究人员已开始重视。一方面要研究各类纤维、织物的燃烧理论，还要研究阻燃剂在纤维上的阻燃机理。随着测试技术手段的发展，这方面的工作已成为可能。燃烧及阻燃理论研究可为寻找新型阻燃剂、确定阻燃方法、提高阻燃水平提供理论依据，具有重要的现实意义。关键词：阻燃机理阻燃整理技术发展近年来，世界各国因纺织品引起的火灾不断增加。我国这十几年来，平均每年发生的火灾次数为３—４万起，死亡人数２—３千人，火灾损失折款2—3亿人民币。1985年，哈尔滨天鹅饭店大火死亡十人，受伤七人，直接经济损失24.9万元；1994年，克拉玛依大火，死伤300多人，都是因纺织品燃烧引起的。阻燃纤维的研究开发——我国阻燃纤维的研究开发起步于70年代；80年代至今，上海、吉林、山东、广东、天津、四川、北京、江苏等省市的一些科研单位、院校及工厂相继对阻燃纤维进行了小试研究，涤纶和丙纶已形成批量生产能力，但总体说来，阻燃纤维产品仍处在研究和试阶段。一、织物阻燃剂

目前所用的阻燃剂大多是磷、卤素的有机物或有机物加无机物，个别的用高分子物，如环状芳香族磷酸酯、羟乙基四溴双酚A(涤纶)；氯化聚两烯、六溴环癸烷、乙二酸(五溴苯)酯、磷酸三溴苯酯－氯化石蜡、六氯环戊二烯的二聚物等(丙纶)；含增效剂的卤化物体系、有机磷化物(锦纶)；氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、五氧化二锑等(腈纶)及苯氧基磷腈、噻嗡磷酸酯(粘胶)等。 1、阻燃机理：阻燃剂与燃烧有着密切的关系。最新的观点认为燃烧应有四要素――燃料、热源、氧、链反应。而通常织物燃烧又分为三个阶段，即热分解、热引燃（自燃）、热点燃（燃烧传播），对不同的燃烧阶段的四要素彩相应的阻燃剂加以抵制，就形成了各种各样的阻燃机理及中断相阻燃机理。对于不同的阻燃机理就产生出不同类型的阻燃剂。而不论何种阻燃剂它的阻燃机理总要设法使织物纤维制品经阻燃处理之后，可能提高其氧指数才是目的。换言之，就是使织物燃烧的临界条件不易达到而实现阻燃的效果。其中，氧指数是一个重要的参数，显然，氧指数越高，阻燃效果越好。通常，氧指数不应小于28，天津消防科研所已经研制出氧指数达到90的阻燃剂。 2、阻燃剂的分类：针对不同的阻燃机理，就产生了不同的阻燃剂。如无机阻燃剂主

聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究

聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究3 胡云楚1,2,吴志平2,孙汉洲1,周　莹1,刘　元2 (1.中南林业科技大学理学院,湖南株洲412006;2.中南林业科技大学工业学院,湖南长沙41004) 摘　要:　复合型高效阻燃剂是当前阻燃技术研究的重要方向之一。根据木材阻燃的炭量增加理论,利用水溶性试验、灼烧成炭试验和热分析方法研究了聚磷酸铵的合成条件、聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂的复合阻燃效应。聚磷酸铵的最佳合成条件是:磷酸:尿素摩尔比为1∶1.8,预聚合温度为(124±2)℃,预聚合反应时间为25min左右,聚合固化温度230～240℃左右,聚合固化时间为140min左右。在最佳条件下合成的聚磷酸铵的聚合度为23.3,溶解度为0.67g/100mL 水,阻燃处理杨木粉在400℃灼烧30min的成炭率为38.9%,是同一条件下未处理杨木粉灼烧成炭率的2.15倍。聚磷酸铵和硼酸以4∶1复配所制得的聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂,对木粉的成炭率为40.5%,相对复合阻燃效应为43.2%。200～300℃是木粉热解燃烧的主要阶段,也是阻燃剂发挥阻燃作用的主要阶段。聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂在高温下不仅能催化木材产生更多的木炭,而且能使木炭结构紧密、不易燃烧。关键词:　聚磷酸铵;硼酸;灼烧成炭试验;阻燃性能; 复合效应中图分类号:　TB34文献标识码:A 文章编号:100129731(2006)0320424204 1　引　言近年来火灾所造成的财产损失和人员伤亡一直呈上升趋势,许多火灾的发生均与高分子材料和木质材料的使用状况及其可燃性有关,因此,阻燃技术的发展是保障人民生命财产安全的需要,也是高聚物和木质材料具有广泛应用前景的基础[1～3]。聚磷酸铵热稳定性好,产品接近中性,并可以与其它阻燃剂混合,分散性好,同时价格便宜,毒性较低,使用安全。李蕾等报道[4],国内聚磷酸铵阻燃剂的聚合度为20～50;C.Drevelle等[5]报道,聚磷酸铵的聚合度为700,溶解度低于1%。目前国内外对聚磷酸铵合成工艺及在聚合物中阻燃应用的研究报道较多,未见其在木材阻燃方面的研究报道。复合型高效阻燃剂是当前阻燃技术研究的重要方向之一。硼酸和聚磷酸铵具有原料充足、价格便宜、阻燃效果好、对环境无害的特性,将两者按一定配比复合可以提高阻燃效果[3～11]。作者根据木材阻燃的炭量增加理论,利用水溶性试验、灼烧成炭试验和热分析方法研究了聚磷酸铵的最佳合成条件、聚磷酸铵2硼酸复合阻燃剂的最佳配比及其复合阻燃效应。 2　实　验 2.1　仪器与试剂 HC T22型微机差热天平、65112A型电动搅拌器、KDM型连续可调电子控温电热套、FN1012型鼓风干燥箱、KSW电阻炉温控制器、5212型箱式电阻炉、A2 1100紫外可见分光光度计、P HS23C酸度剂、PB2032N 型电子天平、100ml玛瑙研钵、30ml瓷坩锅、坩锅架。尿素、磷酸、硼酸、多聚磷酸钠、钼酸铵、硫酸肼、氢氧化钠均为国产分析纯试剂;杨木粉,植物粉碎机粉碎为40目以下。 2.2　聚磷酸铵的合成反应原理: n H3PO4+(n-1)CO(N H2)2 (N H4)n+2P n O3n+1+(n-4)N H3+(n-1)CO2 副反应: CO(N H2)2+H2O CO2↑+2N H3↑ 先将85%的磷酸与99%的尿素按1∶1.8(摩尔比)依次加入三口烧瓶中,加热搅拌,控制升温速度≥10℃/min,待温度升至预聚合温度(100℃左右)时尿素全部融化,溶液澄清冒泡,同时有大量气体逸出(前期p H=6,后期p H=8),待溶液变稠发粘后,在不断搅拌下出料至白瓷盘中,放入已恒温的烘箱中进行聚合固化,待固化完全后,将其冷却,粉碎即得聚磷酸铵 (A PP)。 2.3　聚磷酸铵溶解度的测定用电子天平称取0.500g样品放入10ml蒸馏水中,于室温下搅拌后,静置24h,过滤,滤渣为未溶解样品,在100℃以下烘干60min,称重,计算溶解度。 2.4　聚磷酸铵聚合度的测定用分光光度法确定聚磷酸铵样品中P的物质的量,用一阶倒数滴定曲线确定聚磷酸铵的物质的量,根据P的物质的量与聚磷酸铵的物质的量之比计算聚磷酸铵的平均聚合度。测定聚磷酸铵聚合度的详细步骤 3基金项目:国家自然科学基金资助项目(30471358);湖南省自然科学基金资助项目(03JJ Y3063)收到初稿日期:2005207204收到修改稿日期:2005211226 通讯作者:胡云楚作者简介:胡云楚　(1960-),男,湖南湘潭人,教授,博士研究生,从事材料化学和木材阻燃研究。

有机磷酸酯阻燃剂研究进展_徐会志

有机磷酸酯阻燃剂研究进展徐会志，王胜鹏，包杰界（浙江传化股份有限公司，杭州 311231）摘要有机磷阻燃剂研究在国内外得到极大的关注。综述了磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂和磷杂环类阻燃剂的研究进展，并提出了有机磷阻燃剂今后的发展方向。关键词有机磷，阻燃剂，磷酸酯，膦酸酯，磷杂环 1 引言有机磷酸酯阻燃剂是一种阻燃性能较好的阻燃剂，它品种多，用途广泛。卤系阻燃剂存在很多缺点，如抗紫外线稳定性差，燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体。特别是自1986年起，发现多溴二苯醚及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中含有致癌物四溴代双苯并二恶烷及四溴代苯并呋喃后，卤系阻燃剂的使用受到了限制，使得非卤阻燃剂特别是有机磷阻燃剂的研究和开发变得更加重要。虽然有机磷化合物都会有一定的毒性，但它们的致畸性却不高，其分解产物及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中腐蚀性、有毒物也很少。有机磷阻燃剂之所以成为阻燃剂研究中的热点，除了上面的因素外，还因为有机磷阻燃剂除了具有阻燃性能之外，很多品种还同时具有增塑、热稳定等作用，对提高高分子材料的综合性能有十分重要的作用。目前，有机磷阻燃剂的研究、开发方兴未艾，每年报道很多。有机磷阻燃剂根据化学活性的不同，可以分为使用方便的反应型和阻燃性持久的添加型两类，下面就这些阻燃剂种类、合成和应用的最新发展状况进行论述[1,2]。 2 磷酸酯阻燃剂用作阻燃剂的磷酸酯很多，主要可用于聚苯乙烯（PS）,聚氨酯（PU）泡沫塑料，聚酯（PET），聚碳酸酯（PC）和液晶等高分子材料的阻燃。包括只含磷的磷酸酯阻燃剂、含氮磷酸酯阻燃剂和含卤磷酸酯阻燃剂等几类。（1）只含磷的磷酸酯阻燃剂只含磷的磷酸酯阻燃剂大多数为酚类的磷酸酯，也有少量的烷基磷酸酯。Bright Danielle A报道，结构式如下的化合物可用于高抗冲聚苯乙烯的阻燃处理： 1,4-(ArO)2P(O)OCH2C6H4CH2OP(O)(ArO)2 式中Ar=（未）取代的芳基。当在高抗冲聚苯乙烯中加入5.6份该化合物时极限氧指数（LOI）从18变为20.5。相近结构的

聚磷酸铵的应用及研究进展

目录 0. 前言 (3) 1. APP的改性 (3) 1.1 偶联剂改性 (4) 1.2 三氯氰胺改性 (4) 1.3 表面活性剂改性 (5) 1.4 微胶囊化处理APP (5) 2. APP应用 (6) 2.1 APP改性PE及研究进展 (6) 2.2 APP改性PS及研究进展 (7) 2.3 APP改性PU及研究进展 (7) 2.4 APP改性POM及研究进展 (7) 3. 研究方向 (8)

摘要：本文首先介绍了对与APP的偶联剂改性、微胶囊化、表面活性剂改性以及三聚氰胺改性四种改性方法；利用APP改性PE、PU、PS、POM的方法以及被改性后材料阻燃性能、力学性能等方便的提高以及生活中的应用、研究进展，最后还介绍了APP的发展前景以及研究方向。关键词：APP；改性方法；PE；PS；POM；PU； 0. 前言聚磷酸铵（简称APP）是膨胀型阻燃剂（IFR）的重要组成部分，具有酸源及气源双重功能，具有含磷量高、含氮量多、热稳定性好、近于中性、阻燃效果好等优点，已成为阻燃技术研究领域中的一个热点[1]。APP通式(NH4)n+2PnO3n+1，外观呈白色粉末状，分水溶性和水难溶性，其中聚合度n在10~20之间为水溶性，称为短链APP；n>20为水难溶性的长链APP。APP的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂，促使有机物表面脱水生成炭化物，加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖，隔绝空气而达到阻燃的目的，同时由于APP含有氮元素，受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体，这些气体不易燃烧，阻断了氧的供应，达到了阻燃增效和协同效应的目的。但是，目前受生产制备条件的限制，一般得到APP的聚合度只有几十。因此，APP具有一定的水溶性，而且与高分子材料的相容性较差，无法满足相应的力学性能要求。因此，对于以APP为主的膨胀型阻燃剂的研究主要集中在以下3个方面：(1)研究新的合成方法和工艺，提高APP的聚合度；(2)对现有APP产品进行表面改性(或微胶囊化)；(3)开发膨胀型阻燃剂的高效协效剂。目的是设法提高膨胀型阻燃剂的阻燃效率，降低成本和添加量，改善其与有机材料的相容性，提高在潮湿环境下阻燃剂的抗溶出性能及APP的分解温度等。本文针对目前研究众多的APP为主的膨胀型阻燃剂的表面改性以及应用进行综述。 1. APP的改性由于目前聚磷酸按的生产受到生产条件的限制，在生产工艺和设备落后的条件下，一般得到APP聚合度只有几十，而且其与有机材料的相容性不能完全达到相应的力学性能要求。另外，以APP为基础的膨胀型阻燃剂(IFR)在聚丙烯(PP)、

纺织品阻燃整理技术的应用及发展

阻燃剂分类及各类典型介绍

阻燃剂分类及各类典型介绍阻燃剂分类及各类典型介绍一、目前常用的阻燃剂按不同的分类方法可以分成3大类，具体分类如下：二、各类典型的阻燃剂1、氯系阻燃剂近来，氯系阻燃剂已部分为溴系阻燃剂取代，氯系在整个阻燃剂的消耗量中有所下降。A、氯化石蜡 (C20H24CI18?C24H29CI21 ) 含氯量50%的主要用作PVC塑料的辅助增塑剂；含氯量70%的主要用作阻燃剂。 B、氯化聚乙烯一类含氯35%-40%，另一类含氯68%，无毒。可用于聚烯烃，ABS树脂等。它本身是聚合材料，因此作为阻燃剂使用时和树脂体系相容性好，不

影响塑料的物理机械性能，耐久性良好。 2、溴系阻燃剂 A、四溴双酚A 性质：灰白色粉末。熔点180-184C,沸点316C (分解)。用途：广泛用作反应型阻燃剂以制造含溴环氧树脂和含溴聚碳酸酯以及作为中间体合成其他复杂的阻燃剂，也作为添加型阻燃剂用于ABS、HIPS、不饱和聚酯、硬质聚氨酯泡沫塑料、胶黏剂以及涂料等。既可作添加型阻燃剂，又可作为反应型阻燃剂。关注艾邦高分子，回复“阻燃”查看更多文章 B、十溴二苯醚性质：白色微细粉末，溶点为304-309 C,溴含量大约83.3% , 几乎不溶于所有溶剂，5%热量失重时温度大于320 °C,热稳定性好。用途：添加型阻燃剂，用途广泛；可用于PE、PP、ABS树脂、环氧树脂、PBT树脂、硅橡胶、三元乙橡胶及PET、 PA6等材料的阻燃剂。其与Sb2O3并用阻燃效果更佳。缺点是耐侯性差，容易黄变。 3、磷系阻燃剂

磷系阻燃剂包括无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂。 A、无机磷系阻燃剂红磷、聚磷酸铵（APP）、磷酸铵盐、磷酸盐及聚磷酸盐等。阻燃机理：燃烧时生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等，覆盖于树脂表面，可促进塑料表面炭化成炭膜；聚偏磷酸则呈黏稠状液态覆盖于塑料表面。这种固态或液态膜能阻止自由基逸出，又能隔绝氧气。磷系与氮系及金属氢氧化物等阻燃剂都有协同作用，并用可产生协同阻燃和消烟效果。无机磷系阻燃剂的耐水性差，与聚烯烃的相容性差，致使制品的力学性能下降，所以在聚烯烃中用量少。①、红磷红色至紫红色粉末，因仅含有磷元素，所以比其他磷化物阻燃效率高。如7.5%红磷填充PA的氧指数可达35%，而加入15%磷酸酯阻燃剂的PA氧指数仅为28%。红磷的缺点为与树脂的相容性差、易吸湿、颜色太深。红磷进行微囊化处理后，与树脂的相容性提高，吸湿性降低，但需防止红磷与氧及水接触而生成剧毒的磷化氢，必须加入磷化氢捕捉剂。②、聚磷酸铵（APP）性质：白色粉末，随聚合度增大而吸水性降低。APP在250 C 以上分解，释放出水和氨，并生成磷酸，阻燃机理为吸热降温和稀释可燃气体。APP由于分子内含有磷和氮，具有很好

新材料的应用与发展说课材料

新材料的应用与发展

新材料摘要：随着现代科学技术的迅速发展和人类需求的改变，我们队对材料的要求也越来越高，我们期待能够有更好的材料来满足我们各方面的需求，随着新材料的研发日益的成熟，更多的新材料开始真正的进入大众的视野当中，在现实生活当中的使用也是日趋广泛。新的要求，新的材料，新的使用，新的材料的使用是我们的生活的各个方面发生着巨大的变化。关键词：建筑节能新材料，高分子智能材料，汽车新材料正文：新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛,它同信息技术，生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域同传统材料一样，新材料可以从结构组成，功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类,不同的分类之间相互交叉和嵌套.新材料正在从一点一滴改变我们的世界。一.建筑节能新材料。近年来国内建筑业得到了突飞猛进的发展，建筑节能是社会发展的需求，它有利于缓解能源紧缺问题；建筑节能是环境保护的需求它有利于减轻大气污染现状；建筑节能是建筑业进步的需求，它有利于巩固企业市场地位。我国传统围护结构墙多为无机材料组成，如砖石砌体、混凝土、水泥砂浆等而最新发明的新型环保阻燃蜂窝复合墙体材料则是利用煤渣、水稻秸秆等废料生产而来，其是将废料同水泥、粘合剂经过混合搅拌压缩而成，该种节能砖既减少了废物排放又能实现清洁生产，同时其具有能耗低、重量轻、所需钢筋水泥量小等优点。防裂性是墙体保温工程要解决的关键技术，因为一旦保温层、抗裂防护层发生开裂，墙体保温性能就会发生很大改变，非但满足不了节能要求，甚至还会危

氢氧化铝在阻燃领域的应用与发展

氢氧化铝在阻燃领域的应用与发展时间:2008-07-24 17:16来源:阻燃建材网作者:点击:1098次氢氧化铝阻燃剂，具有无毒、稳定性好，高温下不产生有毒气体，还能减少塑料燃烧时的发烟量等优点，且脱水吸热温度较低，约为235-350℃因此在塑料刚开始燃烧时的阻燃效果显著，同时产品价格低廉，来源广泛，所以近年来在国内外阻燃市场上发展迅速，全球阻燃剂消费量近140万吨, 氢氧化铝阻燃剂，具有无毒、稳定性好，高温下不产生有毒气体，还能减少塑料燃烧时的发烟量等优点，且脱水吸热温度较低，约为235-350℃因此在塑料刚开始燃烧时的阻燃效果显著，同时产品价格低廉，来源广泛，所以近年来在国内外阻燃市场上发展迅速，全球阻燃剂消费量近140万吨,其中85%为添加型阻燃剂,15%为反应型阻燃剂,今后5年仍将以年均5%的速度持续增长,氢氧化铝在添加量为40%时，可显著减缓PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙稀)及ABS(丙稀睛/丁二烯/苯乙烯共聚物)等的热分解温度，具有良好的阻燃及降低发烟量的效果。添加60%氢氧化铝的阻燃聚烯烃可用作建筑材料及汽车,船舶的内部装饰材料. 一、氢氧化铝的性质和阻燃机理氢氧化铝是一种白色或浅白色的粉末，相对密度2.42，莫氏硬度3 .0当温度加热到高于320℃时A工((OH)。因失去水而损失重量的34.6%。国内外市场上为阻燃剂用的氢氧化铝，主要是a一三水和氧化铝(ATH)，常用a-A120.3 H20表示。它是结晶或无定形的白色粉末，晶体结构是由紧密堆积的经基离子以AB双层的方式构成，而铝离子处于上述堆积的9s 基离子之中，在所有形成的八面体空隙是空着的，这种紧密堆积的经基离子就是构成一种层状结构，相邻两层以经基离子所形成的氢键相连接. 1.1氢氧化铝的性质氢氧化铝受热分解成A1203和水，反应如下:2a-A1203. 3H20-+A1203+3H20。在235-500℃范围内测得的数据表明，本反应的吸热量为1967.2K1/kg，吸收这样大的热量是使其具有阻燃作用的最主要原因。氢氧化铝受热脱水和相变非常复杂，根据差热曲线上有3个吸热峰可推断,其结晶水的失去分3个阶段进行。第1个吸热峰在235℃左右，相当于α一三水合氧化铝转化为α一氧化铝单水合物，即a -A1203. 3H20->a.一A1203.H20十2 H20。第2个吸热峰在300℃左右，相当于α一三水合氧化铝转化分解为X- A1203，即a -A1203. 3Hz0--)-X- A1203 +3H20。第3个吸热峰在530℃左右，相当于a 一氧化铝单水合物分解转化为γ一Al 203，即a -A1203 . H20-γ，一A120, +H:0,氢氧化铝开始脱水的温度、最大吸热峰因氢氧化铝颗粒大小及分布、加热条件及杂质含量的不同而有些差异，因此，选用氢氧化铝做阻燃剂时，要根据聚合物基体材料的热分解温度及成型加工温度的要求选择好氢氧化铝的质量指标。 1.2氢氧化铝的阻燃机理一般的观点认为ATH的阻燃作用是几种机理协同作用的结果。因此，ATH的阻燃机理可以归纳如下: (1)吸热作用:在300一350℃脱水吸热，拟制聚合物的温升;

聚磷酸铵的合成及改性研究进展

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聚磷酸铵的合成及改性研究进展作者：张晖，赖小莹，艾常春，何宾宾，胡意，刘洋，冯碧元， ZHANG Hui， LAI Xiao-ying， AI Chang-chun， HE Bin-bin， HU Yi， LIU Yang， FENG Bi-yuan 作者单位：张晖,ZHANG Hui(云南磷化集团有限公司,云南昆明,650113)，赖小莹,艾常春,冯碧元,LAI Xiao-ying,AI Chang-chun,FENG Bi-yuan(国家磷资源开发利用工程技术研究中心,云南昆明650113;武汉工程大学,湖北武汉430074)，何宾宾,HE Bin-bin(云南磷化集团有限公司,云南昆明650113;国家磷资源开发利用工程技术研究中心,云南昆明650113)，胡意,刘洋,HU Yi,LIU Yang(武汉工程大学,湖北武汉 ,430074) 刊名：武汉工程大学学报英文刊名：Journal of Wuhan Institute of Technology 年，卷(期)：2012,34(10) 参考文献(41条) 1.Gou S L;Wen Y C A novel process to prepare ammonium polyphosphate with crystalline form Ⅱ and its comparison with melamine polyphosphate 2010(01) 2.高苏亮;戴进峰;李斌改性聚磷酸铵对三嗪类膨胀阻燃聚丙烯性能的影响[期刊论文]-塑料科技 2009(07) 3.马庆文高聚合度聚磷酸铵的制备 2007 4.张世伟;李天祥水难溶性聚磷酸铵的合成技术研究进展[期刊论文]-化工中间体 2006(01) 5.郭冬冬高效无机阻燃剂-聚磷酸铵的制备研究 2009 6.宋同彬;古思廉;梅毅I-型聚磷酸铵晶型转化研究 2010(203) 7.郝冬梅;林倬仕;陈涛不饱和聚酯树脂微胶囊化聚磷酸铵对阻燃聚丙烯性能的影响 8.徐定红;秦军;于杰不同聚合度聚磷酸铵对HDPE阻燃性能影响研究 9.杨杰;陶文亮聚磷酸铵的改性一聚磷酸酯的研究进展[期刊论文]-贵州化工 2009(04) 10.李蕾;杨荣杰;王雨钧聚磷酸铵(APP)的合成与改性研究进展[期刊论文]-消防技术与产品信息 2003(01) 11.傅亚;陈君和;贾云高聚合度Ⅱ-型聚磷酸铵的合成[期刊论文]-合成化学 2005(06) 12.骆介禹;骆希明结晶I型和Ⅱ型聚磷酸铵的性能差异.上册 2005(05) 13.曹建喜;罗立文;郭冬冬高效无机阻燃剂聚磷酸铵的合成[期刊论文]-中国石油大学学报(自然科学版) 2009(06) 14.Camino G;Costa L;Trossarelli L Study of the mechanism of intumescence in fire retardantpolymers:Part Ⅱ-Mechanism of action in polypropylene ammonium polyphosphate pentaerythritolmixtures 1984(01) 15.蔡晓霞;王德义;彭华乔聚磷酸铵/膨胀石墨协同阻燃EVA的阻燃机理[期刊论文]-高分子材料科学与工程 2008(01) 16.倪健雄核-壳型聚磷酸铵阻燃剂的制备及其阻燃聚氨酯性能与机理的研究 2009 17.殷锦捷;姜军聚磷酸铵对聚丙烯/聚乙烯复合材料阻燃性能的影响 2008(70) 18.张青;陈英红;武慧智聚磷酸铵基复合膨胀型阻燃剂的制备及其对聚甲醛的阻燃作用 2011(11) 19.Thomas S;Renate A Process for the preparation of ammonium polyphosphate 1992 20.Thomas S;Wolfgang B;Herbert N Process for the preparation of ammonium polyphosphate 1994 21.Shen C Y Preparation and characterization of crystalline long-chain ammonium polyphosphates 1969(02) 22.丁著明;范华阻燃剂聚磷酸铵的生产和应用 2003(01) 23.黄祖狄;赵光琪长链聚磷酸铵的合成 1986(11) 24.吴大雄;郭家伟超细聚磷酸铵的制备及有机包覆[期刊论文]-化工新型材料 2008(09) 25.张正元;张志业聚磷酸铵的合成[期刊论文]-磷肥与复肥 2008(02) 26.刘丽霞;陶文亮;李龙江聚磷酸铵的合成及其阻燃性能研究[期刊论文]-贵州化工 2009(01) 27.张健聚磷酸铵合成工艺研究[学位论文] 2005 28.唐慧鹏微胶囊化多聚磷酸铵的制备及其在聚丙烯中的应用[学位论文] 2010 29.Pieper W;Staendeke H;Elsner G Method for the preparation of hydrolysis-stable finely divided flame retardants based on ammonium polyphosphate 1986 30.Kun W;Zheng Z W;Yuan H Microencapsulated ammonium polyphosphate with urea-melamineformaldehyde