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    摘要  介紹了聚磷酸銨膨脹型阻燃劑的重要組成部份，并討論了其改性方法和在聚合物材料上的應用。    　　關鍵詞  聚磷酸銨  阻燃劑  改性  應用　　1  概述        聚磷酸銨(Ammonium Polyphosphate以下簡稱APP)是磷系阻燃劑的主要品種，應用領域廣泛。由于它燃燒時不產(chǎn)生有毒物質，成為膨脹型阻燃劑的主要成份。由于聚磷酸銨含磷量高、含氮量多，具有熱穩(wěn)定性好、水溶性小、近于中性、阻燃效能高等優(yōu)點，該產(chǎn)品已成為國內外研究的熱點。        磷系阻燃劑大都具有低煙、無毒的優(yōu)點，具有良好的發(fā)展前景。特別是瑞土的研究機構1986年發(fā)現(xiàn)了鹵素阻燃劑及其阻燃的高聚物材料在高溫下熱分解產(chǎn)生有毒的多溴二苯嗯英(pbdd)和多溴二苯并呋喃(pbdf)，這就給鹵系阻燃劑的發(fā)展帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。另據(jù)報導，歐洲共同體己提出限制該類阻燃劑的使用，今后將逐漸淘汰?；谏鲜銮闆r，磷系阻燃劑得到了高速增長。1993年其消耗量僅為7．716kt，而1998年則高達57．568kt，增長了近6．5倍。        國外生產(chǎn)聚磷酸銨阻燃劑的公司主要有美國的孟山都(Monsanto)、日本的窒素(Chisso)，俄羅斯、波蘭等國也大量生產(chǎn)此類產(chǎn)品。        我國20世紀80年代開始研制該類產(chǎn)品，目前國內總產(chǎn)量約15kt，生產(chǎn)廠家約100家，產(chǎn)量達1000t的約4~5家，一般的年產(chǎn)量為200～300t。主要生產(chǎn)單位有四川什鄺市長豐化工有限公司、浙江省海寧市豐士阻燃化工廠，浙江化工研究院、天津合成材料工業(yè)研究所等?！　?  性能和牌號        根據(jù)聚合度不同，APP的用途不同。一般來說，聚合度較低的產(chǎn)品是水溶性的，用作織物處理劑或者作為肥料、食品添加劑使用；聚合度高的水難溶性的長鏈APP可作為塑料和涂料的阻燃劑使用，本文主要介紹該類產(chǎn)品的情況。        美國Monsanto公司牌號為PHOS—CHEKP／30的聚磷酸銨，主要用于防火涂料，主要技術指標為：    　　外觀：白色粉末    　　粘度：200目通過率99．8％    　　325目通過率90％    　　密度：1．79g／cm3    　　含磷量：30％    　　pH值(10％水基漿狀物)：5．8    　　溶解度(25℃，攪拌10min)：92％不溶解        Monsanto公司還有牌號為PHOS—CHEK P／40的APP，Hoechst公司的牌號有Exolit—IFR—23、ExoLIR422和ExoLIR263，日本Chisso公司有Terrajus 10，AlbrightWilson公司有AmgardMC等。　　3  聚磷酸銨改性方法        由于聚磷酸銨的生產(chǎn)受到條件的限制，一般制得的聚磷酸銨與有機材料的相容性不好，不能完全達到力學性能要求，為了使其能夠發(fā)揮阻燃作用，在很多情況下都需要對其表面進行改性。        以APP為基礎的膨脹型阻燃劑(IFR)在聚丙烯(PP)、聚乙烯(PK)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)等塑料的阻燃中顯示出優(yōu)良的阻燃作用，是目前阻燃技術研究的熱點。但是，通常APP的熱穩(wěn)定性仍不能滿足象PP這樣的聚合物的加工要求，而且APP還存在吸濕性較大的缺點，限制了它在電子材料上的應用，因此必須對APP進行某種改性處理才能使用。    　　目前較為常見的改性方法有以下幾種?！　?．1  微膠囊化        如前所述，APP與某些高分子材料相容性較差，易從聚合物制品中滲出而流失，降低了它的阻燃性能。再者，APP的熱穩(wěn)定性較差，受熱分解產(chǎn)生小分子化合物，難以滿足在較高溫度下塑料加工的要求。采用微膠囊技術(MC)對APP進行包覆處理，使APP表面涂有包覆材料，從而改變APP的性能。根據(jù)所需的阻燃基料種類，選擇合適的囊材，MC化的阻燃劑加入后增加與聚合物的相容性，從而減少和消除阻燃劑對聚合物制品物理、機械和電性能的不利影響。    可用于包覆材料的種類很多，一般選用耐熱性較高的聚脲、蜜胺樹脂、環(huán)氧樹脂、季戊四醇等，不僅可以改善其操作性，而且有利于環(huán)境保護。        德國專利報導，用三聚氰胺甲醛樹脂MC化APP的實例為：在5．2kg APP(牌號為Exolit22)中加入500g牌號為Kanraamin Impreganting Resin 700的三聚氰胺甲醛樹脂、5．6kg水和3L甲醇，在120℃反應20min，制得5．5kgMC化的APP。與未MC化的APP相比，MC化的APP水溶性由25℃的8．2％和60℃的62％分別降至0．2％和0．8％。另一個用聚脲MC化APP的實例為：將含15g聚脲(牌號為Cardate)的丙酮溶液滴加到含250gAPP的丙酮溶液中，回流2h，加水，制得250g聚脲MC化水解穩(wěn)定性的APP。與未MC化的APP相比，水溶性由8．2％和62％(25℃和60℃)降至3．6％和14．3％。將該產(chǎn)品添加到聚氨酯中，阻燃效果達UL—94V—0級。        北京聯(lián)合大學蘆笑梅使用EVA對APP制成的IFR進行包覆改性，提高了IFR阻燃PP的防潮性，并改善了IFR與PP的相容性。其合成步驟為：將3g H3PO4在190℃下加到27g APP中，使呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，并加入l0g季戊四醇、2．5g三聚氰胺，反應5h，再加入7．5g三聚氰胺反應2h，得產(chǎn)物。將產(chǎn)物在230~250℃脫氣處理2h，冷卻后研磨得白色粉末狀IFR。將EVA與IFR按比例在180℃料溫下混合均勻，即得MC化的IFR。結果表明，加入EVA后的IFR阻燃PP吸潮性有明顯改善：不加EVA時為8．36％，加入4．2％EVA后為0．86％?！　?．2  偶聯(lián)劑處理        偶聯(lián)劑是一類具有兩親結構的有機化合物，它可以使性質差別很大的材料緊密結合起來，從而提高材料的綜合性能。目前使用量最大的偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等，其中硅烷偶聯(lián)劑是品種最多、用量最大的一類。硅烷、硅氧烷、鋁酸酯等本身具有一定的阻燃性，加到APP中，既可以增加其阻燃性，對其吸濕性也有一定的改善，同時也能夠改善材料的韌性、耐熱性以及吸水率。另外，利用硅烷偶聯(lián)劑還可以將小分子有機物加到APP分子鏈上，改善其吸濕性。美國PPG公司的專利報導，利用聚二甲基硅氧烷衍生物(相對分子質量14000)處理APP，使此種APP與PE混料制成薄膜，耐水試驗14天時，磷的滲出率為2．7％，而未處理的則為15．6％。