本文介绍膨胀型阻燃剂。膨胀型阻燃剂主要由三部分组成：炭化剂(炭源)、炭化催化剂(酸源)、膨胀剂(气源)。炭化剂为膨胀多孔炭层的炭源，一般是含碳丰富的多官能团(如—OH)物质，季戊四醇(PER)及其二缩醇、三缩醇是常用的炭化剂。

炭化催化剂一般是可在加热条件下释放无机酸的化合物。无机酸要求沸点高，而氧化性不太强。聚磷酸铵(APP)为常用的炭化催化剂。膨胀剂为受热放出惰性气体的化合物，一般是铵类和酰胺类物质，如尿素、密胺、双氰胺及其衍生物。

膨胀型阻燃剂各组分的选择准则如下：

(1)酸源：为了具有实用性，酸源必须能够使含碳多元醇脱水。在火灾发生前，我们不希望脱水反应发生，所以常用的酸源都是盐或酯。
(2)酸源释放酸必须在较低的温度进行，尤其应低于多元醇的分解温度。如果有机部分有助于成炭，使用有机磷化物效果更好。

(2)炭源：炭源的有效性与碳含量及活性羟基的数量有关。炭源应在其本身或基体分解前的较低温度下与催化剂反应。

(3)气源：发泡剂必须在适当的温度分解，并释放出大量气体。发泡应在熔化后、固化前发生。适当的温度与体系有关。对于特定的膨胀阻燃聚合物体系，有时并不需要3个组分同时存在，有时聚合物本身可以充当其中的某一元素。

使用以上准则可预测大多数体系的有效性。

膨胀型阻燃剂受热时，炭化剂在炭化催化剂作用下脱水成炭，碳化物在膨胀剂分解的气体作用下形成蓬松有孔封闭结构的炭层。一旦形成，其本身不燃，且可削弱聚合物与热源间的热传导，并阻止气体扩散。一旦燃烧得不到足够的燃料和氧气，燃烧的聚合物便会自熄。此炭层经历以下几步形成。

(1)在较低温度下由酸源放出能酯化多元醇和可作为脱水剂的无机酸。

(2)在稍高于释放酸的温度下，发生酯化反应，而体系中的胺则可作为酯化的催化剂。



阻燃剂TCEP|磷酸三(2-氯乙基)酯产品物理信息

外观:纯净的阻燃剂TCEP为无色或淡黄色油状透明液体,具有淡奶油味。

折光率(n20D)1.4731

沸点194℃,闪点225℃

凝固点-64℃

分解温度240-280℃

粘度38-47厘泊(20℃)

磷含量10.8%

氯含量37.3%,与一般有机溶剂(如醇、酮、芳烃、氯仿等)相溶,不溶于脂肪族烃,几乎不溶于水、且水解稳定性良好,在碱性溶液中有少量分解,本品无明显腐蚀性。

阻燃剂TCEP|磷酸三(2-氯乙基)酯用途:

1.阻燃剂TCEP具有极佳的阻燃性,优良的抗低温性及抗紫外线性,其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧,但移走火源则即刻自熄。以本品为阻燃剂不但可提高被阻燃材料的材料级别,而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗静电性。常用于阻燃以硝基纤维和醋酸纤维为基材的油漆涂料,不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂等,也可用于软质聚氯乙烯的增塑阻燃剂。本品用于不饱和聚酯添加量为10%～20%,在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚为原料)中可为10%左右,在软质聚氯乙烯中用作辅助增塑阻燃剂时为5%～10%。阻燃剂、铀、钍、钚、锝等稀有金属的分离溶剂或萃取剂。

2.本品广泛用于化纤织物、醋酸纤维素作阻燃剂,除具有自熄性外,还可改善耐水性、耐寒性及抗静电性。一般用量5～10份。本品为合成材料的优良阻燃剂,兼具有良好的增型作用,广泛用于醋酸纤维素、硝基纤维清漆、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛树脂等,所制得的产品除具有自熄性外,还可改善制品的物理性能,制品手感柔软,也可称为石油添加剂和稀有元素的萃取剂,并且还是阻燃橡胶输送带的主要阻燃材料,一般添加量为5%～10%。

3.用作添加型卤代磷酸酯类阻燃剂和增塑剂。分子中同时含磷和氯,阻燃效果显著,不易挥发及水解,对紫外线稳定性好。适用于酚醛树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纤维素涂料的阻燃剂、聚氯乙烯阻燃性增塑剂、金属萃取剂、汽油添加剂及聚酰亚胺加工助剂等。能够改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗静电性。参考用量5%～20%.


(3)体系在酯化前或酯化过程中熔化。

(4)反应产生的水蒸汽和由气源产生的不燃性气体使熔融体系膨胀发泡。

(5)反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。

在上面论述的基础上，看上去似乎任何含有这几种官能团的化合物都能发泡，只是发泡的程度不同，其实这是错误的。为了发泡，各步反应必须几乎同时发生，但又必须按严格的顺序进行。膨胀型阻燃剂也可能具有气相阻燃作用，因为磷-氮-碳体系遇热可能产生NO及NH3，而它们也能使自由基结合而导致燃烧链反应终止。

膨胀型阻燃体系主要成分可分为酸源、炭源、气源三个部分。酸源一般为无机酸或加热至100-250℃时生成无机酸的化合物，如磷酸、硫酸、硼酸、各种磷酸铵盐、磷酸酯和硼酸盐等；碳源(成炭剂)是形成泡沫炭化层的基础，一般为富碳的多羟基化合物，如淀粉、季戊四醇和它的二聚物、三聚物以及含有轻基的有机树脂等；气源(发泡源)多为胺或酰胺类化合物，如三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸胺等。

膨胀体系成炭的结构复杂，影响因素众多。聚合物主体的化学结构和物理特性、膨胀阻燃剂的组成、燃烧和裂解时的条件(如温度和氧含量)、交联的反应速率等等诸多因素都会对膨胀成炭的结构产生影响。而膨胀炭层的热保护效应不仅取决于焦炭产量、炭层高度、炭层结构、保护炭层的热稳定性，也取决于炭层的化学结构，尤其是环状结构的出现增加了热稳定性，此外还有化学键的强度以及交联键的数量。

气源膨胀型阻燃体系阻燃机理普遍认为是凝聚相阻燃，首先聚磷酸胺受热分解，生成具有强脱水作用的磷酸和焦磷酸，使季戊四醇酯化，进而脱水炭化，反应形成的水蒸汽及三聚氰胺分解的氨气使炭层膨胀，最终形成一层多微孔的炭层，从而隔绝空气和热传导，保护聚合物主体，达到阻燃目的。


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