磷、硅阻燃布協(xié)同效應(yīng)的研究及應(yīng)用
磷、硅阻燃布協(xié)同效應(yīng)的研究及應(yīng)用
1阻燃機(jī)理
1·1磷系阻燃劑阻燃機(jī)理
磷系阻燃劑的阻燃機(jī)理主要為：①燃燒時(shí)分解生成磷酸或者多磷酸，然后再進(jìn)一步形成高粘性熔觸玻璃質(zhì)或者致密的炭層，以固體形態(tài)使基質(zhì)與熱和氧隔絕開(kāi)來(lái)；②是捕捉游離基。在燃燒中分解生成PO或者HPO等游離基，在氣相狀態(tài)下捕捉活性H游離基或OH游離基；③膨脹，由于它能促進(jìn)形成蓬松的高度多孔性炭層，故而有固相之功能。磷系阻燃劑之所以能發(fā)揮阻燃功能可以理解為上述各種阻燃機(jī)理的組合，各機(jī)理的作用則因燃燒體系的不同而各異。關(guān)鍵在于它們都具有磷酸衍生物的功能[5]。
1·2硅系阻燃劑阻燃機(jī)理
硅系阻燃劑因有害性低而成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。按組成和結(jié)構(gòu)可分為無(wú)機(jī)硅和有機(jī)硅阻燃劑。前者主要為SiO2兼有補(bǔ)強(qiáng)和阻燃作用，其阻燃機(jī)理是：當(dāng)織物燃燒時(shí)形成SiO2覆蓋物，起到絕熱和屏蔽雙重作用。有機(jī)硅系阻燃劑的阻燃機(jī)理為：當(dāng)織物燃燒時(shí)，有機(jī)硅分子中的-Si-O鍵形成-Si-C鍵，生成的白色燃燒殘?jiān)c炭化物構(gòu)成復(fù)合無(wú)機(jī)層，可以阻止燃燒生成的揮發(fā)物外逸，阻隔氧氣與基質(zhì)接觸，防止熔體滴落，從而達(dá)到阻燃的目的[6]。
1·3磷/硅協(xié)同阻燃機(jī)理
磷硅協(xié)同阻燃機(jī)理為：當(dāng)磷硅阻燃劑使用時(shí)，在高溫下，磷會(huì)催化促成炭的形成，而硅則增加這些炭層的熱穩(wěn)定性，從而發(fā)揮磷硅協(xié)同阻燃效果。并且，用硅氧烷代替硅烷時(shí)，磷硅的阻燃協(xié)同作用得到進(jìn)一步加強(qiáng)，因?yàn)楣柩跬榻到庑纬傻膶訝疃趸枳柚沽颂繉拥难趸瑥亩岣吡颂繉拥姆�(wěn)定性[7]。
2磷/硅協(xié)同阻燃體系的應(yīng)用
近些年，人們開(kāi)始注意到把磷硅化合物應(yīng)用于棉織物阻燃整理，不僅可以降低磷阻燃劑的毒性，而且還可以降低硅阻燃劑的價(jià)格，具有良好的協(xié)同阻燃效果[7]。磷硅協(xié)同阻燃體系包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面是將磷系阻燃劑與硅系阻燃劑進(jìn)行復(fù)配，通過(guò)阻燃劑之間的相互作用，產(chǎn)生協(xié)同阻燃效果；另一方面是將磷硅兩種元素引入同一分子結(jié)構(gòu)中，通過(guò)元素之間的相互作用，產(chǎn)生協(xié)同阻燃效果。
2·1磷/硅復(fù)配阻燃體系的應(yīng)用
國(guó)內(nèi)外對(duì)磷硅復(fù)配阻燃體系在棉織物上的應(yīng)用鮮有報(bào)道，東華大學(xué)恒逸研究所的劉麗雅、彭治漢將其自制的阻燃劑SP-3與N-羥甲基-3-(二甲氧基磷�；�)丙烯酰胺(商品名代號(hào)FRP-3010)復(fù)配，然后利用浸軋焙烘工藝對(duì)棉織物進(jìn)行阻燃整理。阻燃劑SP-03與FRP-3010均是具有反應(yīng)性的有機(jī)化合物(SP-3中含有硅羥基，F(xiàn)RP-3010中含有羥甲基)，在酸質(zhì)子存在下經(jīng)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歷程，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(lián)，轉(zhuǎn)而演化為難燃的炭化狀物，不僅能有效地抑制燃燒的繼續(xù)進(jìn)行，還具有防止陰燃發(fā)生的效果。將SP-03阻燃劑和FRP-3010復(fù)配使用用于棉織物的阻燃，整理由于磷硅協(xié)同效應(yīng)比單獨(dú)使用FRP-3010具有更好的阻燃效果[8]。
磷硅復(fù)配阻燃體系兼有有機(jī)阻燃劑的高效和無(wú)機(jī)阻燃劑的低煙、無(wú)毒功能，能有效降低成本和減少無(wú)機(jī)阻燃劑的用量，改善材料的功能。
2·2分子中含有磷及硅的阻燃體系應(yīng)用
有機(jī)硅系阻燃劑是一種新型的無(wú)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(lèi)高分子阻燃劑，具有高效、無(wú)毒、低煙、防滴落、無(wú)污染等特點(diǎn)。但由于價(jià)格等問(wèn)題而限制了它的使用。單獨(dú)將有機(jī)硅阻燃劑應(yīng)用于棉織物上所獲得的阻燃效果大多不夠理想，一般都是通過(guò)磷硅協(xié)同效應(yīng)同時(shí)將磷和硅兩種元素引入同一分子當(dāng)中，一方面可以降低有機(jī)硅阻燃劑的價(jià)格，另一方面還可以降低有機(jī)磷阻燃劑的毒性，獲得阻燃效果更佳的磷硅型阻燃劑。
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