磷、硅阻燃布協(xié)同效應的研究及應用
磷、硅阻燃布協(xié)同效應的研究及應用
1阻燃機理
1·1磷系阻燃劑阻燃機理
磷系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，然后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(tài)使基質與熱和氧隔絕開來；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理的組合，各機理的作用則因燃燒體系的不同而各異。關鍵在于它們都具有磷酸衍生物的功能[5]。
1·2硅系阻燃劑阻燃機理
硅系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硅和有機硅阻燃劑。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。有機硅系阻燃劑的阻燃機理為：當織物燃燒時，有機硅分子中的-Si-O鍵形成-Si-C鍵，生成的白色燃燒殘渣與炭化物構成復合無機層，可以阻止燃燒生成的揮發(fā)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/硅協(xié)同阻燃機理
磷硅協(xié)同阻燃機理為：當磷硅阻燃劑使用時，在高溫下，磷會催化促成炭的形成，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，磷硅的阻燃協(xié)同作用得到進一步加強，因為硅氧烷降解形成的層狀二氧化硅阻止了炭層的氧化，從而提高了炭層的穩(wěn)定性[7]。
2磷/硅協(xié)同阻燃體系的應用
近些年，人們開始注意到把磷硅化合物應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方面的內容，一方面是將磷系阻燃劑與硅系阻燃劑進行復配，通過阻燃劑之間的相互作用，產生協(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構中，通過元素之間的相互作用，產生協(xié)同阻燃效果。
2·1磷/硅復配阻燃體系的應用
國內外對磷硅復配阻燃體系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FRP-3010)復配，然后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中含有硅羥基，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，轉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)進行，還具有防止陰燃發(fā)生的效果。將SP-03阻燃劑和FRP-3010復配使用用于棉織物的阻燃，整理由于磷硅協(xié)同效應比單獨使用FRP-3010具有更好的阻燃效果[8]。
磷硅復配阻燃體系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分子中含有磷及硅的阻燃體系應用
有機硅系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、無污染等特點。但由于價格等問題而限制了它的使用。單獨將有機硅阻燃劑應用于棉織物上所獲得的阻燃效果大多不夠理想，一般都是通過磷硅協(xié)同效應同時將磷和硅兩種元素引入同一分子當中，一方面可以降低有機硅阻燃劑的價格，另一方面還可以降低有機磷阻燃劑的毒性，獲得阻燃效果更佳的磷硅型阻燃劑。
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