磷、矽阻燃布協同效應的研究及應用
協同效應的研究及應用
1阻燃機理
1·1磷係阻燃劑阻燃機理
磷係阻燃劑的阻燃機理主要為：①燃燒時分解生成磷酸或者多磷酸，然後再進一步形成高粘性熔觸玻璃質或者致密的炭層，以固體形態使基質與熱和氧隔絕開來；②是捕捉遊離基。在燃燒中分解生成PO或者HPO等遊離基，在氣相狀態下捕捉活性H遊離基或OH遊離基；③膨脹，由於它能促進形成蓬鬆的高度多孔性炭層，故而有固相之功能。磷係阻燃劑之所以能發揮阻燃功能可以理解為上述各種阻燃機理的組合，各機理的作用則因燃燒體係的不同而各異。關鍵在於它們都具有磷酸衍生物的功能[5]。
1·2矽係阻燃劑阻燃機理
矽係阻燃劑因有害性低而成為目前研究的一個熱點。按組成和結構可分為無機矽和有機矽阻燃劑。前者主要為SiO2兼有補強和阻燃作用，其阻燃機理是：當織物燃燒時形成SiO2覆蓋物，起到絕熱和屏蔽雙重作用。有機矽係阻燃劑的阻燃機理為：當織物燃燒時，有機矽分子中的-Si-O鍵形成-Si-C鍵，生成的白色燃燒殘渣與炭化物構成複合無機層，可以阻止燃燒生成的揮發物外逸，阻隔氧氣與基質接觸，防止熔體滴落，從而達到阻燃的目的[6]。
1·3磷/矽協同阻燃機理
磷矽協同阻燃機理為：當磷矽阻燃劑使用時，在高溫下，磷會催化促成炭的形成，而矽則增加這些炭層的熱穩定性，從而發揮磷矽協同阻燃效果。並且，用矽氧烷代替矽烷時，磷矽的阻燃協同作用得到進一步加強，因為矽氧烷降解形成的層狀二氧化矽阻止了炭層的氧化，從而提高了炭層的穩定性[7]。
2磷/矽協同阻燃體係的應用
近些年，人們開始注意到把磷矽化合物應用於棉織物阻燃整理，不僅可以降低磷阻燃劑的毒性，而且還可以降低矽阻燃劑的價格，具有良好的協同阻燃效果[7]。磷矽協同阻燃體係包括兩個方麵的內容，一方麵是將磷係阻燃劑與矽係阻燃劑進行複配，通過阻燃劑之間的相互作用，產生協同阻燃效果；另一方麵是將磷矽兩種元素引入同一分子結構中，通過元素之間的相互作用，產生協同阻燃效果。
2·1磷/矽複配阻燃體係的應用
國內外對磷矽複配阻燃體係在棉織物上的應用鮮有報道，東華大學恒逸研究所的劉麗雅、彭治漢將其自製的阻燃劑SP-3與N-羥甲基-3-(二甲氧基磷酰基)丙烯酰胺(商品名代號FRP-3010)複配，然後利用浸軋焙烘工藝對棉織物進行阻燃整理。阻燃劑SP-03與FRP-3010均是具有反應性的有機化合物(SP-3中含有矽羥基，FRP-3010中含有羥甲基)，在酸質子存在下經高溫焙烘，能與纖維素纖維上的羥基脫水鍵合。
阻燃劑與纖維素的鍵合直接改變了纖維素高溫下熱裂解的固有曆程，阻止了左旋葡萄糖的形成，脫水生成不飽和雙鍵使得纖維分子之間相互交聯，轉而演化為難燃的炭化狀物，不僅能有效地抑製燃燒的繼續進行，還具有防止陰燃發生的效果。將SP-03阻燃劑和FRP-3010複配使用用於棉織物的阻燃，整理由於磷矽協同效應比單獨使用FRP-3010具有更好的阻燃效果[8]。
磷矽複配阻燃體係兼有有機阻燃劑的高效和無機阻燃劑的低煙、無毒功能，能有效降低成本和減少無機阻燃劑的用量，改善材料的功能。
2·2分子中含有磷及矽的阻燃體係應用
有機矽係阻燃劑是一種新型的無鹵阻燃劑，也是一種成炭型抑煙劑，還是一種良好的分散劑，能增加材料間的相容性。它作為一類高分子阻燃劑，具有高效、無毒、低煙、防滴落、無汙染等特點。但由於價格等問題而限製了它的使用。單獨將有機矽阻燃劑應用於棉織物上所獲得的阻燃效果大多不夠理想，一般都是通過磷矽協同效應同時將磷和矽兩種元素引入同一分子當中，一方麵可以降低有機矽阻燃劑的價格，另一方麵還可以降低有機磷阻燃劑的毒性，獲得阻燃效果更佳的磷矽型阻燃劑。
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