楊 恒 楊鴻燕 張 恒,2??

(1.青島科技大學海洋科學與生物工程學院,山東 青島 266042;2.青島科技大學生態(tài)化工國家重點實驗室培育基地,山東 青島 266042)

0 前 言

添加阻燃劑到高分子材料中是提高高分子材料阻燃性的主要辦法.根據(jù)阻燃元素的不同,阻燃劑可分為鹵、氮、銻、硼、鎂和磷等阻燃劑體系[1-2].國內(nèi)最常用的含鹵阻燃劑燃燒時會產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)和大量的有毒氣體,對環(huán)境和人體造成極大的危害[3-5].烷基次膦酸鹽作為國內(nèi)外新興的一種阻燃劑,熱穩(wěn)定性好,阻燃效率高,與高分子材料結(jié)合形成的高分子化合物具有良好機械、電學性質(zhì)及加工性能[6].近年來,烷基次磷酸鹽的功能化改性成為了研究熱點,相比較于普通的烷基次膦酸鹽,由于在分子結(jié)構(gòu)的角度對烷基次膦酸鹽進行了設(shè)計開發(fā),使阻燃劑與高分子材料的相容性,抗遷移性,阻燃效果和化學穩(wěn)定性得到較大的提升,更能滿足應(yīng)用行業(yè)的需求,極大地拓展了阻燃劑的應(yīng)用領(lǐng)域.

1 烷基次膦酸鹽的結(jié)構(gòu)

烷基次膦酸鹽中的磷含量高,具有磷系阻燃劑的阻燃特征,可以同時在凝聚相和氣相中發(fā)揮阻燃作用.烷基次膦酸鹽的共同特點是含有 P—C 鍵、P—O 鍵、P==O 鍵.分子式為其結(jié)構(gòu)式為[7]：

其中 R1及 R2為 C1～C6 的烷基(甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、正戊基)或芳基(如苯基),M 系金屬,如鋅、鈣、鋁等.由于磷的百分含量高,充分發(fā)揮磷系阻燃劑的阻燃特征,同時在凝聚相和氣相發(fā)揮阻燃作用[8-9].

2 烷基次膦酸鹽的主要合成方法

烷基次膦酸鹽阻燃劑的合成方法很多,有格氏試劑法、AlCl3催化法、金屬絡(luò)合催化加成法及自由基加成方法,合成方法各有優(yōu)劣.

格氏試劑在化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,該方法應(yīng)用在烷基次膦酸鹽的生產(chǎn)過程中具有操作簡單、產(chǎn)物收率及純度高的優(yōu)點.但該方法的生產(chǎn)原料多,工藝流程及其配備復(fù)雜,導(dǎo)致了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高,不利于規(guī)?；墓I(yè)應(yīng)用.

AlCl3催化法反應(yīng)條件溫和,常溫條件下即可反應(yīng).AlCl3催化劑廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中,但具有較強的腐蝕性,對生產(chǎn)設(shè)備的要求較高,同時由于烷基次膦酸鹽的產(chǎn)率低,產(chǎn)物分離困難,在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的污水等原因,導(dǎo)致了該方法未能得到大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用.

金屬絡(luò)合催化加成法反應(yīng)條件溫和,轉(zhuǎn)化率高,產(chǎn)物提純方便,催化劑效率高且可以重復(fù)利用.但是由于該方法一般僅應(yīng)用于單烷基次膦酸或其鹽的合成方面,反應(yīng)時間較長,而且其產(chǎn)率相比于自由基加成法要低,工藝流程復(fù)雜,所以該方法較少應(yīng)用于規(guī)模工業(yè)生產(chǎn).

自由基加成法制備烷基次膦酸鹽的方法,具有操作簡便,產(chǎn)品產(chǎn)率與純度較高,且易于分離,工藝流程簡潔明了,易實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點,現(xiàn)已應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)中.其缺點是生產(chǎn)步驟多,反應(yīng)時間長.通過自由基加成法制備二乙基次膦酸鋁或丙基次膦酸鋁產(chǎn)品,實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)需要較高的成本,困難在于生產(chǎn)烷基次膦酸鹽的主要原料為乙烯等氣態(tài)烯烴,如乙烯的沸點非常低為-103.7 ℃,這為液化和運輸帶來了困難,同樣在實際生產(chǎn)中必須要求在高壓環(huán)境下進行,因此對于二乙基次膦酸鋁的工業(yè)化生產(chǎn)成本和安全性要求較高.因此國內(nèi)外已有研究常壓法的生產(chǎn)技術(shù),以降低反應(yīng)容器的安全要求和生產(chǎn)成本.

3 烷基次膦酸鹽的功能化改性

3.1 含氮官能團的次膦酸鹽

3.1.1 酰胺基的次膦酸鹽

Yu 等[10]合成了一種新型光聚合的次膦酸酯(聚乙基(4-丙烯酰胺芐基)次膦酸酯,P-NH-AC).實驗結(jié)果表明：添加5% P-NH-AC 將樣品的 LOI 從29.0%增加到32.0%.P-NH-AC 的添加顯著降低了樹脂的熱釋放速率(HRR),總放熱量(THR)和總煙氣產(chǎn)生量(TSP),并且隨著 P-NH-AC 含量的增加,紫外光固化膜的硬度和接觸角增大,吸水率和分散表面能下降.證明將P-NH-AC 引入UV 固化材料不僅可以提高阻燃性,還可以提高材料的物理和機械性能.

孫山[11]合成了β-(N-苯基酰胺)乙基甲基次膦酸鋁[Al(CEMP)]、β-(N-環(huán)己基酰胺)乙基甲基次膦酸鋁[Al(HEMP)]、β-(N-丁基酰胺)乙基甲基次膦酸鋁[Al(NEMP)].同時對這三種阻燃劑改性PBT 復(fù)合材料進行了研究.當 Al(CEMP)的添加量為20wt%時,PBT 復(fù)合材料的氧指數(shù)高達39.5%,阻燃等級達到V-0,20wt%的 Al(CEMP)/GFPBT 的LOI 為32%.次膦酸鹽分子內(nèi)磷元素和氮元素共存,易發(fā)生協(xié)同阻燃作用.次膦酸鹽中金屬離子能增強復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能,促進生成芳環(huán)炭化層(Al 離子效果最為明顯)和 C==N、C≡N 類物質(zhì).阻燃劑烷基結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,PBT 復(fù)合材料的初始分解溫度越高.苯環(huán)結(jié)構(gòu)的該類阻燃劑/PBT 體系更容易形成大量穩(wěn)定的芳環(huán)炭化層.

3.1.2 含氨基取代物的次膦酸鹽

Wang 等[12]使用二芳基膦氧化物和胺類,使用電合成法,通過N-P/P-H 間的氧化交叉耦合,在溫和的和無金屬的條件下,制備含氨基次膦酰胺,達到較高的收率.Cakmakci[13]使用二苯基次膦酰氯(Ph2POCl)和正丙烯胺,合成了烯丙基氨基二苯基氧化膦(APA),證明了加入的APA 增加了環(huán)氧丙烯酸酯基涂料的LOI 值.

Michael 等[14-16]提供了含氨基的二烷基次膦酸的合成方法：次膦酸源與烯烴反應(yīng)生成烷基亞膦酸、鹽或酯.將得到的烷基亞膦酸、鹽或酯與含氨基的烯烴(如烯丙基胺)加成反應(yīng)生成單氨基官能化的二烷基次膦酸衍生物;或先與不飽和腈(如丙烯腈)加成,再進行還原反應(yīng)(如加氫還原)生成單氨基官能化的二烷基次膦酸衍生物;或者與炔屬化合物反應(yīng),得到的產(chǎn)物與氰化氫源反應(yīng)生成單官能化二烷基次膦酸衍生物,在催化劑或還原劑存在下反應(yīng)生成單氨基官能化的二烷基次膦酸鹽.

3.2 含羧基的次膦酸鹽

Liu 等[17]合成了 β-羧乙基甲基次膦酸鋁[Al(CEP)]阻燃劑,并研究了[Al(CEP)]用于EP 的阻燃性能.實驗結(jié)果表明：添加[Al(CEP)]抑制了EP的分解,提高了 EP 的阻燃性能,當[Al(CEP)]的添加量為25%時,氧指數(shù)為28.3%,阻燃等級達V-0.添加[Al(CEP)]到 EP 中,復(fù)合材料的彎曲模量增加,彎曲強度減小.燃燒后通過 V-0 級的樣品凝聚炭相比于燃燒之后未通過V-0 級的多孔炭樣具有更高的碳磷質(zhì)量比,證明了[Al(CEP)]有利于形成穩(wěn)定的炭層.

陳佳等[18]以環(huán)狀磷酸酐為原料,合成了甲基丙酸基次膦酸鋁阻燃劑,然后將甲基丙酸基次膦酸鋁用于阻燃改性EP.實驗結(jié)果表明：甲基丙酸基次膦酸鋁在267 ℃開始失重,它在環(huán)氧樹脂中具有反應(yīng)性,當甲基丙酸基次膦酸鋁的添加量為25%時,EP復(fù)合材料的氧指數(shù)為27.3%,阻燃等級達到V-0.由于甲基丙酸基次膦酸鋁結(jié)構(gòu)中含有的羧基,在促進劑(N,N-二甲基苯胺)的作用下可以與環(huán)氧基團在160 ℃附近發(fā)生反應(yīng)生成聚醚交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).改善了阻燃劑在材料中的相容性,提高了韌性,降低了遷移性.

含羧基的烷基次膦酸鹽的制備方法：Wiebke等[19]使用次磷酸或單烷基次膦酸與不飽和羧酸(如丙烯酸)加成制備含羧基的二烷基次膦酸鹽;汪建紅等[20]使用AlCl3催化法,單烷基次膦酸與丙烯酸進行加成反應(yīng)制備含羧基官能化的二烷基次膦酸鹽.Michael 等[21]提出了次膦酸源與烯烴反應(yīng)生成烷基亞膦酸、其鹽或酯,先與不飽和腈(如丙烯腈)加成,再水解;或生成的烷基亞膦酸、其鹽或酯先與炔烴(如乙炔)加成生成烷基乙烯基次膦酸、其鹽或酯,再與氫氰酸加成,最后水解;或直接將烷基乙烯基次膦酸羰基化[22].

3.3 含羥基的次膦酸鹽

Lin 等[23]研究了在玻璃纖維增強聚酰胺6 復(fù)合材料(GFPA6)中羥甲基次膦酸鋁(AHMP)和焦磷酸三聚氰胺(MPyP)的協(xié)同阻燃作用.實驗結(jié)果表明：含有 5wt% 的 AHMP 和 25wt% 的 MPyP 的 GFPA6 具有優(yōu)異的阻燃性,氧指數(shù)為31.0%,阻燃等級達 V-0 級,復(fù)合材料的阻燃效果最好,即使是1.6 mm厚的樣品也是如此.實驗結(jié)果表明：AHMP 和MPyP 之間的相互作用導(dǎo)致GFPA6 表面上的炭含量和穩(wěn)定的炭層增加,有利于提高GFPA6 的阻燃性能.

含有羥基和羧基的次膦酸鹽阻燃劑性能更為優(yōu)異.Chiu 等[24]使用2-羧乙基(苯基)次膦酸(CEPPA)和三羥甲基丙烷(TMP)來合成一種新的含磷單元的阻燃劑：5-羥基-3-(2-羥乙基)-3-甲基戊基-3-[2-羧乙基苯基膦]丙酸酯(HMCPP).然后以 HMCPP 和聚己內(nèi)酯二醇(PCL)為軟鏈段,以 4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為硬鏈段,以1,4-丁二醇(BD)為增鏈劑制備出一種新型聚氨酯(HMCPP/PU).熱分析表明PU 的初始分解溫度高于HMCPP/PU 的分解溫度19 ℃.DMA 和 DSC 分析表明 PU 的Tg 和動態(tài)Tg 高于 HMCPP/PU.應(yīng)力應(yīng)變測試表明HMCPP 含量增加,HMCPP/PUs 的最大應(yīng)力和楊氏模量降低,斷裂伸長率增加.所有 HMCPP/PU 均表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性,阻燃等級達到V-0.

隨著阻燃劑市場快速發(fā)展,對于高效環(huán)保、低成本且具備特殊性能的阻燃劑的需求也會越來越大,烷基次膦酸鹽功能化改性賦予了烷基次膦酸鹽阻燃劑在協(xié)同阻燃和應(yīng)用方面的優(yōu)勢.例如含氮官能團的烷基次膦酸鹽阻燃劑,相比于僅含單一元素的阻燃劑,阻燃性得到很大提升;相比于復(fù)配多元素協(xié)同阻燃劑,分子內(nèi)多種元素的協(xié)同作用使其阻燃性能大幅提高,避免了不同阻燃劑分子在空間的相互作用、分子相匹配等問題對阻燃效果的影響.同時,由于烷基次膦酸鹽功能化改性引入了不同的活性官能團,改善了阻燃劑的應(yīng)用性質(zhì),提升了復(fù)合材料的機械性能.

烷基次膦酸鹽功能化改性取得了相當大的進展,很多新型結(jié)構(gòu)的烷基次膦酸鹽分子被設(shè)計并成功研發(fā)出來,應(yīng)用效果很好.但其生產(chǎn)過程復(fù)雜,反應(yīng)周期長,產(chǎn)率低,僅適合實驗室合成,生產(chǎn)加工成本較高,不能大規(guī)模的應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn).因此開發(fā)具有優(yōu)良分子結(jié)構(gòu),低成本且適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的烷基次膦酸鹽阻燃劑成為了這類阻燃劑的發(fā)展趨勢.

4 提高烷基次膦酸鹽阻燃性能的方法

4.1 協(xié)同阻燃作用

Zhao 等[25]研究了通過將次磷酸鋁(AP)和異丁基次膦酸鋁(APBu)引入到PA6 中,形成一種二元阻燃體系.當二者的配比為 1 ∶1 時(AP ∶APBu,總量為15wt%),阻燃效果最佳,PA6 復(fù)合材料的氧指數(shù)為28.3%,阻燃等級達到V-0.結(jié)果表明含二元阻燃劑的樣品變得不易燃熱,熱釋放速率峰值較低.含AP 的樣品中存在交聯(lián)反應(yīng),含有 AP 和 APBu 的樣品更易成炭.在二元阻燃劑中AP 在凝聚相中通過成鹽交聯(lián)導(dǎo)致芳構(gòu)化和炭化,而在燃燒過程中,來自APBu 的含磷分解產(chǎn)物揮發(fā)至氣相中,通過捕捉燃燒產(chǎn)生的自由基并由此抑制燃燒,并且這些揮發(fā)物可作為膨脹型阻燃體系中的發(fā)泡劑,在PA6表面形成一層膨脹的炭化層,通過隔熱、隔氧、阻止燃燒分解產(chǎn)物揮發(fā)等作用,也產(chǎn)生了一定的阻燃作用.

Cao 等[26]研究了 1,10-雙(4-羥基苯基)- 亞甲基 - 雙(9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物-2-羥基丙-1-基)(DPOH)與二乙基次膦酸鋁(AlPi)在玻璃纖維增強聚酰胺66(PA)上的協(xié)同阻燃作用.當 DPOH/AlPi 體系質(zhì)量比是 1 ∶1 的時候,提高了PA 復(fù)合材料的 UL94 等級,抑制了熱釋放速率,提高了殘?zhí)柯?DPOH/AlPi 體系也使 PA 復(fù)合材料具有較高的LOI 值和較低的總熱釋放值.所有這些結(jié)果驗證了DPOH 和AlPi 之間良好的協(xié)同阻燃作用.DPOH/AlPi 體系阻燃效率高的原因是 DPOH 良好的抑火效果及 AlPi 的成炭作用.由于 DPOH/AlPi體系在氣相和凝聚相中均具有良好的阻燃效果,這促進了DPOH 和AlPi 兩者之間形成協(xié)同阻燃作用.

Ding 等[27]采用溶液剝離法和成膜法合成了具有良好阻燃性和透明性的聚乳酸(PLA)/層狀雙氫氧化物(LDH)薄膜.利用 2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)對PLA 和LDH 之間的無機界面相互作用進行改性,很好地解決了 NiAl-LDH 納米層的分散問題,提高了PLA 復(fù)合材料的阻燃性能,NiAl-LDH/CEPPA(LC)納米層具有剝離結(jié)構(gòu)并均勻分散在PLA 基質(zhì)中.而 PLA/LDH 膜也具有良好的透明度.PLA/LDH 薄膜吸收了紫外光,在使用過程中緩解了PLA 薄膜的脆化.

He 等[28]研究了通過 PA6 與次膦酸二異丁酯(ABPA)和有機改性層狀蒙脫土(OMMT)熔融復(fù)合,制備了具有優(yōu)良阻燃性能和力學性能的聚酰胺6(PA6)/粘土納米復(fù)合材料.在12wt%的恒定總阻燃劑水平下,ABPA 和OMMT 的比例顯著影響PA6納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性、阻燃性和機械性能.當ABPA 以12wt%的負載量引入時,樣品的阻燃等級V-0,LOI 為 34.8%.當 OMMT(ABPA ∶OMMT 總 量為5 ∶1,12wt%)添加到 ABPA/PA6 復(fù)合材料中時,樣品的阻燃等級 V-0,LOI 達到36.0%.當OMMT 的添加量為 6wt%(ABPA ∶OMMT 1 ∶1,12wt%,顯著降低的ABPA 加載量)時,樣品的阻燃等級達到 V-0.錐形量熱儀分析表明,OMMT 的引入有效地降低了火災(zāi)行為參數(shù),如熱釋放速率和總熱釋放量,但增加了平均有效燃燒熱.盡管用OMMT 代替ABPA 降低了ABPA 阻燃劑在氣相中的阻燃,但在凝聚相的阻燃得到增強.通過對燃燒殘余物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和成分分析,證明了OMMT 促進了燃燒過程中在材料表面形成充分、致密和均勻的炭層.導(dǎo)致了焦炭層的強度增加并改善了 PA6 聚合物材料的阻燃性.此外,由于阻燃PA6 納米復(fù)合材料在彎曲強度和撓曲模量方面顯示出與純PA6 相等甚至更優(yōu)異的機械性能,所以將 APBA 與 OMMT 添加到 PA6 材料中,PA6 的阻燃性顯著改善并且機械性能得以維持.

磷原子周圍不同的基團會影響阻燃效果.Chen等[29]研究了 2-羧乙基(苯基)次膦酸三聚氰胺鹽(CMA,+1 價磷),次磷酸三聚氰胺(MHPA,+1 價磷),亞磷酸三聚氰胺(MPOA,+3 價磷)和焦磷酸三聚氰胺(MPyP,+5 價磷)(圖1)分別作為柔性聚氨酯泡沫塑料(FPUF)的阻燃劑,對 FPUF 的燃燒性能及熱解行為的研究發(fā)現(xiàn),CMA 和MHPA 對FPUF具有比MPOA 和MPyP 更好的阻燃性,由于許多含磷揮發(fā)物和三聚氰胺衍生物的釋放,主要在氣相中起作用.由于磷原子周圍的化學基團不同,含磷氣體熱解產(chǎn)物的種類遠遠多于 MHPA,因此 FPUF 具有最高的阻燃效率.磷 +1 價的三聚氰胺鹽類比磷+5 價的更有利于增強柔性聚氨酯泡沫塑料的阻燃性.此外,當它們都具有相同價態(tài)的磷時,磷周圍的化學基團和離子鍵型也將發(fā)揮重要作用.

圖1 CMA,MHPA,MPOA和MPyP的化學結(jié)構(gòu)

烷基次膦酸鹽類阻燃劑與納米材料混合,制備納米復(fù)合材料,表現(xiàn)出了明顯的協(xié)同阻燃作用.Ma等[30]通過將氫氧化鋁(ATH)與二芐基次膦酸(DBPA)反應(yīng)制備新的鋁-有機磷雜化納米棒(AOPHNR),并用其與環(huán)氧樹脂制備納米復(fù)合材料.結(jié)果表明,AOPH-NR 在環(huán)氧樹脂中的分散性良好,力學性能有所提高;LOI 測量和錐形熱量計分析表明僅加入4.25wt%的AOPH-NR 顯著地將LOI 值提高到28.0%,熱釋放速率峰值(PHRR)降低了23%.由于AOPH-NR其獨特的結(jié)構(gòu),在環(huán)氧樹脂中分散性良好.同時,由于鋁-有機磷雜化通過促進成炭,產(chǎn)生了阻燃作用.

Si 等[31]研究了聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)中納米Sb2O3與二乙基次膦酸鋁(AlPi)的協(xié)同阻燃作用.當 AlPi 與納米 Sb2O3的質(zhì)量比為 1 ∶1(4wt%)～4 ∶1(10wt%)時,阻燃 PET 中納米 Sb2O3和 AlPi 之間有明顯的協(xié)同作用.阻燃 PET 的 LOI 值增加至33.6%,并且UL94 達到了V-0 級.由于添加了納米Sb2O3,AlPi 的熱氧化和熱氧化分解行為發(fā)生了顯著變化,有兩個原因促使 PET/AlPi/納米 Sb2O3在凝聚相中成炭：一個是納米Sb2O3對交聯(lián)現(xiàn)象的催化作用,另一個是由納米Sb2O3表面的羥基與AlPi分解產(chǎn)生的二乙基次膦酸縮合反應(yīng),納米Sb2O3和二乙基次膦酸的表面由于AlPi 的降解而產(chǎn)生,這種縮合反應(yīng)主要發(fā)生在460～600 ℃之間.此外,水的存在促進了吸熱反應(yīng),進而可以抑制火焰?zhèn)鞑?

Gallo 等[32]研究了二乙基次膦酸鋁(AlPi)和納米Fe2O3的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的熱解和阻燃性.5wt% 和 8wt% AlPi 分別與 2wt% 金屬氧化物的組合通過互補作用機制在UL94 測試中達到了V-0 級,使 AlPi 的阻燃效率顯著提高.AlPi 主要通過釋放二乙基次膦酸作為氣相中的阻燃劑,PBT 中少量的Fe2O3促進了凝聚相中成炭作用.

4.2 有機改性

Lin 等[33]將勃姆石(BM)作為無機底物,苯基次膦酸(PPiA)作為有機改性劑,通過雜化反應(yīng)制備了具有獨特核-殼結(jié)構(gòu)的有機磷雜化物(BM@ Al-PPi).該雜化物比 Al-PPi 具有更好的熱穩(wěn)定性,并且滿足半芳族聚酰胺(例如HTN)作為添加型阻燃劑的加工溫度.實驗結(jié)果表明,BM@Al-PPi 的存在促進了聚酰胺的分解,促進了成炭作用.添加15wt%的BM@Al-PPi 使LOI 提高到28.0%.通過錐形量熱儀測試分析,添加雜化物的樣品熱釋放速率和生煙量都大大受到抑制.同時,由于BM 具有較高的熱穩(wěn)定性,使得該雜化物可以通過熔融擠出應(yīng)用于阻燃高溫熱塑性塑料如半芳族聚酰胺(例如HTN).

探索烷基次膦酸鹽阻燃劑與不同物質(zhì)的協(xié)同作用,在阻燃劑用量及阻燃效果之間找到一個最佳的平衡點,最終達到降低使用成本的作用.不過,目前該類阻燃劑阻燃機理有待系統(tǒng)研究,將產(chǎn)品應(yīng)用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),還需進一步的探索.

5 結(jié)論及展望

由于現(xiàn)在日益嚴格的環(huán)保法規(guī)和日益增長的市場需要,烷基次膦酸鹽類阻燃劑由于無鹵環(huán)保、添加量小、阻燃效果好、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點將會被越來越廣泛地應(yīng)用到各類材料當中,尤其是工程塑料的阻燃中.

烷基次膦酸鹽未來的發(fā)展趨勢有以下幾個方面：

(1)針對市場上已有的一些高分子材料品種,由于其固有的燃燒特性和阻燃機理,烷基次膦酸鹽類阻燃劑的阻燃效率很難達到一些含鹵阻燃體系的程度,從而導(dǎo)致阻燃劑用量的增加,導(dǎo)致材料難以加工,降低了材料的力學性能.在分子水平上設(shè)計開發(fā)高質(zhì)量、高阻燃效率的含活性官能團的烷基次膦酸鹽,并且在烷基次膦酸鹽阻燃劑改善高分子材料力學性能等方面深入探索.

(2)針對不同的高分子材料品種,例如聚烯烴、玻纖增強復(fù)合材料體系、熱塑性彈性體、泡沫塑料體系、聚酯體系、生物基高分子材料、熱固性塑料體系等,系統(tǒng)地開發(fā)設(shè)計不同的阻燃體系,研究如何更好地將烷基次膦酸鹽阻燃劑與含氮化合物、無機材料等及其他類阻燃劑、納米材料進行復(fù)配,更好地發(fā)揮協(xié)同增效阻燃作用,提高阻燃效率.

(3)尋找烷基次膦酸鹽阻燃劑與高分子基體材料更好的結(jié)合方式,探索阻燃劑與金屬,鋼鐵,木材和塑料的涂層以及通過逐層沉積在織物,薄膜和泡沫上的新型涂料的應(yīng)用.由于高分子材料易發(fā)生火災(zāi).因此,從防火安全的角度來看,將烷基次膦酸鹽阻燃劑納米化,添加納米阻燃劑填料不僅可以提高高分子基體材料的阻燃性,還可以使這些產(chǎn)品在生產(chǎn),加工、運輸和最終使用過程中抵抗任何有可能發(fā)生的火災(zāi)危害.

(4)烷基次膦酸鹽阻燃劑生產(chǎn)成本較高,研究低成本高性能的烷基次膦酸鹽阻燃劑以及研究如何降低生產(chǎn)成本是今后發(fā)展的一個重要方向.