聚磷腈类阻燃剂简述

聚磷腈类阻燃剂简述

       从1897年，H.N.Stokes初次在试验室形成了聚二氯磷腈(别名“无机橡胶”)，1965年第一个可溶的聚磷腈高分子面世，自此有关聚磷腈功能材料的科学研究就非常火爆。聚磷腈的主链由氮磷原子以单双键交替排布组成，具备天然的阻燃协同作用和耐热稳定性，另外兼具有机高分子和无机高分子所具备的特性。因而，通过聚磷腈的分子结构可设计性和本身良好的阻燃性能，可以形成多种的聚磷腈阻燃剂，这类阻燃剂可以提高材料的整体性能，尤其是阻燃性能，耐热稳定性和机械性能。

一、线性聚磷腈

线性聚磷腈是一种有机-无机杂化线性聚合物，主链是由磷氮原子单双键交替排布而成，和很多具备共轭结构的线状有机物类似，但他们在特性上却有较大差别。

线性聚磷腈的形成

形成方式 有二种：1.先形成中间体聚二氯磷腈(PDCP)，随后完成取代反应;2.先形成具备取代基的单体，随后再完成聚合反应。现在最普遍的是第1种方式 ，第2种方式 由于当取代基团较大时不容易产生聚合。

聚磷腈的形成途径和主要是的过程

PDCP的形成方式 主要是有3种：六氯环三磷腈的本体开环聚合，小分子单体直接聚合和室温可控性聚合。可是PDCP的形成必要条件比较严格，产出率较低。有关线性聚磷腈的凝聚相阻燃机理，线性聚磷腈的降解产物可以与聚合物材料产生反应，随后推动形成更多的富含磷和高度石漠化的炭渣层。

阻燃检测及分析方法为了能研究材料的阻燃性能，通常针对于6个层面去科学研究检测：1.可燃性和易燃性(例如着火溫度和极限氧指数(LOI));2.火焰传播行为(如隧道检测和辐射板检测);3.散热行为(锥形量热仪和量热检测);4.烟雾产生行为(例如烟箱检测和粉尘质量检测);5.燃烧产物的毒性和腐蚀(例如生物检测和化学分析方式 );6.耐热性(例如电阻检测，主要是针对于电器和建筑部件)。

线性聚磷腈的应用领域

1.织物阻燃。普遍用以织物阻燃的主要是胺化磷腈(六胺基磷腈)，它不包括卤素，毒性小，而且其结构与纤维素类似，用其制取的阻燃织物手感好，对纤维织物的物理性能不良影响小。通过胺化磷腈阻燃整体的棉纤维，具备耐洗性和耐久性，极限氧指数(LOI)最大可达40。胺化磷腈在受热的过程中分解释放HCI和NH3而吸热，并与纤维素产生化学结合缩聚成不溶于水的聚合物，进而给予纤维长久阻燃性。

2、胶粘剂。聚磷腈胶粘剂具备明显的耐热性能，在300℃以上有较高的耐燃性和粘结性能(对金属剪切强度为200MPa以上)，并且其抗冲击性能比无机盐胶粘剂好许多。

3、耐高溫阻燃涂层。由六氯环三磷腈和多元胺(三聚氰胺、六次甲基四胺、对苯二胺等)反应生成的模压高分子材料可以作为耐高溫阻燃涂层。磷腈网状高分子材料还能够与陶瓷复合成当代军事技术所须要的陶瓷涂层材料，该涂层材料能经受1200℃以上的高溫。

4、密封材料。Vicic等研发出一类氟磷腈体密封材料FZ，将FZ在110℃通过发动机燃料Jet-4浸泡测试，特性特别好，110℃浸泡312h抗张强度维持69.3%，而氟硅橡胶为45%。这类密封材料的抗水解水平也特别强。用氟硅橡胶作动态密封件常导致泄漏，而换用氟化聚磷腈橡胶，便以化解这个问题。

5、润滑材料。聚磷腈润滑油具备阻燃、低蒸气压、宽运用范畴、耐热稳定性好、弹性良好，摩擦功能分解后可以产生润滑膜等特性，适用钢、铝、铜、硅、氧化硅。碳化硅和氧化铝等零部件的润滑。再有运用于高分子导体、高分子分离膜、非线性光学材料、特种橡胶与弹性材料、高分子液晶、高分子催化和燃料。由于聚磷腈出色的物理和化学特性，大家觉得聚磷腈不但在阻燃剂运用中大有可为，并且在其它应用范围(如生物医学和环境行业)，还可以发挥出本身的优点，大有可为。

二、环交联型聚磷腈阻燃材料

环交联型聚磷腈材料通常由六氯环三磷腈(HCCP)和带有数个亲核取代基团的芳族有机单体利用简单的一步沉积缩聚法制取得到，具备稳定性的共价交联网状化学结构及其含量丰富的氮(N)和磷(P)等杂原子。利用调节共聚单体类型及反应条件可以得到具备多种性能、多种形貌的聚磷腈产物。与线性聚磷腈对比，环交联聚磷腈容易合成，合成率达到90%。环交联聚磷腈的磷腈环中的六个N键和P键具备相同的长度，而且P原子对称分散在磷腈环的上下边。表明了环交联聚磷腈具备线性聚磷腈具有相似的特点，例如高耐热稳定性，耐热性等。因此一样被广泛运用于阻燃材料，是卤素阻燃剂的良好代替品。具备良好阻燃功效的聚磷腈阻燃剂早已被广泛运用聚合物阻燃领域，利用结合其它协效型阻燃剂，可以在添加量很低的情形下，得到非常好的阻燃功效。

聚磷腈在阻燃方向的发展趋向：1.提升阻燃效率，减少添加量;2.开发低烟低毒阻燃体系新品类;3.改进生产工艺，减少聚磷腈阻燃剂本身成本;4.扩展聚磷腈阻燃剂的应用范围。