磷氮金属阻燃剂的制备及其应用分析

韩子华

（山东畜牧兽医职业学院，山东 潍坊 261061）

当前，为了提高阻燃聚合物的稳定性，通过共聚等方式在聚合物中适当添加了无机，或者是机阻燃剂。但是，由于无机阻燃剂本身的阻燃效率低，要想达到最为理想的阻燃效果，需要对其进行大量使用。为了弥补无机阻燃剂缺点的不足，还要优化磷氮金属阻燃剂制备的流程，降低其对人体和周围环境的影响。

1 磷氮金属阻燃剂的发展

新时期，人们的安全环保意识越来越高，以前的阻燃剂以及阻燃技术已经不能满足人们的要求了，需要对其进行创新。含磷阻燃剂由于本身具有低毒和环保等特点，所以其在阻燃科学领域已经得到了综合研究，受到了越来越多学者的青睐。然而，传统的含磷阻燃剂的制备以及阻燃效率并不高，如果不对其进行有效处理，就会对周围的生活环境带来影响[1]。

因此，在此背景下，需要开发新型高效环保的含磷阻燃剂。聚乳酸作为一种生物基的高分子材料，其本身不仅具有非常好的生物可降解性，还具有比较好的物理机械性能，所以其在电子电器等领域有着非常多的应用机遇。然而，PLA自身的阻燃性能，并不能满足其他终端产品的效果，限制了其发展范围。这就需要积极开发高效和环保的PLA阻燃复合材料，通过对磷氮金属阻燃剂制备流程的完善，加强对含磷阻燃剂的开发，对此材料的化学结构进行分析。

技术人员还要研究此阻燃剂的合成机理，可以通过复配和混料的设计，对新型的阻燃PLA和聚乳酸等生物基材料进行制备，进而获得高分子材料。同时，实现对磷氮金属阻燃剂地有效制备，还能够让其在不同领域中有效应用，丰富其功能。在此过程中，还要将生物基材料应用到阻燃领域，为我国阻燃剂的发展提供一个新方向。同时，促进生物基材料和阻燃元素之间的有效结合，还能保证生物基阻燃剂制备的有效性，更好地改善以往的阻燃剂性能，不断减少对资源的负担，降低其中的成本。此外，实现对磷氮金属阻燃剂的有效制备，还可以提高阻燃剂的可持续性，避免对周围环境带来影响，为我国经济的可持续发展提供条件。

2 磷氮金属阻燃剂的制备内容

磷氮金属阻燃剂主要在车辆和家具等领域得到了有效应用，并且这类材料本身的性能是比较高。但是，由于其属于易燃品，如果其一旦引燃，就非常难以及时扑灭。这就需要技术人员对磷氮金属阻燃剂进行制备，通过对重点流程的优化，将阻燃元素磷和卤素等内容，还可以通过化学键的方式将其引入到多元醇中，让聚氨酯泡沫材料本身具有永久的阻燃性，减少对周围环境的影响。

磷氮金属阻燃剂由于本身的毒性小，对环境所带来地污染也比较小，所以其在阻燃领域的发展中已经得到了有效应用。在对这种阻燃的机理进行分析时，发现具体内容如下：磷氮金属阻燃剂的会受热分解，然后放出氮气和氮氧化物等不燃性的气体，这种不燃性气体的生成会带走比较多的热量，这会降低聚合物本身的表面温度。

再加上，不燃性的气体还会对高聚物的受热分解带来影响。再加上，磷氮金属阻燃剂单独添加的过程中，需要的添加量比较大，这会对基体机械性能带来非常多的影响。因此，在对磷系阻燃剂进行制备时，可以利用磷-氮的协同效应，优化制备流程，明确具体的制备步骤。

（1）在室温下，操作人员要将不同的原料完全溶解到有机溶剂中，然后合理应用磁力搅拌均匀，等到温度上升到25℃到100℃下，让其反应2到24h。在此过程中，还需要保持当前的反应温度，将其他的原料加入到反应瓶中，等到其完全溶解后，需要在25℃～100℃下，让其继续反应4到24h。

等到上述反应结束以后，需要利用旋转的蒸发作用除去溶剂，可以应用碱性溶液对其进行洗涤，大约3次后，要继续应用离子水对其进行3次洗涤，等到其干燥后，就会得到最终产物。在此过程中，操作人员需要控制升温反应温度控制在25℃到80℃，并且还要控制其时间在2到12h之间[2]。

注意对原料苯甲醛、对苯二甲醛、香草醛、茴香醛和原儿茶醛等内容的有效应用。要想保证磷氮金属阻燃剂制备的有效性，需要优选甲基香兰素、茴香醛、葡萄糖、甲基水杨醛和糠醛等生物基醛类原料。在此过程中，所应用的有机溶剂主要为乙醇、1,4-二氧六环和乙酸乙酯中，经常应用低毒的有机溶剂为乙醇，这种材料在磷氮金属阻燃剂制备中的有效应用，不仅可以提高制备效果，还能降低材料本身的毒性。

（2）阻燃环氧树脂的制备。在对此阻燃剂进行制备时，需要在室温下，将其中的环氧树脂单体和固化剂完全溶解，在溶解完成后，要在30℃～90℃下，的脱除溶剂，控制时间为0.5h～4h。同时，还要分别在120℃和140℃下对其进行固化，等到自然冷却后，才可以获得阻燃环氧树脂，强化其本身的性能[3]。

在对有机溶剂进行选择时，需要分析二氯甲烷、乙醇、甲醇和甲苯等材料，在其中优选出现丙酮和乙腈等毒性比较低的溶剂，然后在40℃到80℃下脱除溶剂0.5到的2h，并且还需要注意不同温度下的固化时间，进而保证磷氮金属阻燃剂制备的有效性。

（3）注意聚乳酸阻燃复合材料的制备流程。在此过程中，需要注意重量比的原料组成，聚乳酸中有 85%到98%的磷-氮系生物基阻燃剂，大约有3%到15%的实验中，对磷-氮系生物基阻燃剂的制备进行了分析，发现其在常温下为固态，并且其在加工过程中还具有熔融特性和良好的加工性能。

在对磷-氮系生物基阻燃剂的特点进行深入分析时，发现其还具有非常良好的阻燃性能，在较低的含量下，不仅能够显著改的善聚乳酸本身的阻燃性能，还不会对复合材料等带来影响。但是，操作人员需要注意对继续反应温度的控制，主要将其控制在25℃到80℃，反应时间要控制在4到12h。在对原料进行选择时，一般为亚磷酸二苯酯、亚磷酸二甲酯和亚磷酸等含磷化合物，其中所应用的碱性溶液为大约为0.5%到15%的碳酸钠和碳酸钾等溶液。同时，在此过程中，还要注意控制不同原材料的质量比。

由此可见，磷-氮系生物基阻燃剂的合成工艺是比较简便的，具有低毒和高效等特点。同时，此工艺还可以实现对溶剂的回收和循环使用，不断降低有机合成过程中的废水废液产生，降低对实验设备的危害。经过制备的磷氮金属阻燃剂，本身的产率和纯度不仅得到了有效提高，并且其在高温下还具备一定的可反应性，其在不同的聚合物材料中，具有非常好的阻燃效果[4]。

在此制备过程中，大部分操作人员都采用了生物基原料，这种材料不仅可以降低磷氮金属阻燃剂在制备中的碳排放量，还能够减少此阻燃剂对环境的应用，加强了对资源地充分应用。因此，在新时期，技术人员要对磷氮金属阻燃剂的制备流程进行分析，通过对此部分内容的优化，保证阻燃效率，不断降低阻燃剂成本，为工业的发展提供新型和环保的磷-氮系生物基阻燃剂。再加上，这种阻燃剂属于广谱阻燃剂，能够在聚乙烯和尼龙(PA)等常见的聚合物材料中有效应用，进而保证制备的有效性和科学性。

3 磷氮金属阻燃剂的应用和发展

当前，我国的高分子材料阻燃已经得到了创新，其已经趋向于无卤化。因此，对无卤阻燃剂的研究已经成为了社会发展的热点。在2006年，欧盟就已经宣布了在电子产品中要停止应用溴系阻燃剂。特别是在高聚物材料在我国各个领域广泛应用的背景下，阻燃剂的使用范围也越来越广，并且对阻燃剂的性能要求也在不断增高。以前的阻燃化已经不能满足工业发展的要求了，需要对材料的其他性能进行综合分析，如电学性能、光稳定性和纤维制品的耐用性等，实现对磷氮金属阻燃剂地应用[5]。

相关的阻燃工作者在新时期也对阻燃剂的制备以及阻燃体系进行了分析，在协同效应出发，给予其足够的重视。磷系和磷属于一氮系阻燃剂，具有低烟和低毒性等优点，所以这种材料已经成为了实现阻燃剂无卤化发展的主要内容。在对P－N型膨胀阻燃剂进行研究时，还要关注其组成和阻燃的作用，在氮协效阻燃剂中，加入氮元素，不断提高热稳定性，然后在此基础上克服易水解性，不断降低生烟量等增效作用。但是，磷氮系膨胀型阻燃剂在受热分解的过程中，会形成焦磷酸的保护膜，然后在此基础形成泡沫状的炭层结构。这种结构能够起到绝热以及阻氧等作用，进而保证磷氮金属阻燃剂应用的安全性。

在对膨胀型阻燃体系进行分析时，发现其一般由酸源和气源等基本内容缩短组成的，一般有混合型和单体型两种。技术人员对几类典型单体型的阻燃剂进行分析，通过对成熟磷系的高分子阻燃剂地合理应用，促进我国工业的稳定发展，减少此材料对周围环境的影响[6]。

唐旭等学者对苯膦酰二氯状态下的缩聚反应进行了深入研究，在此基础上获得了高溶液的聚合分子量，这种材料不仅克服了因为阻燃剂分子量过低所带来的影响，还弥补了聚酯降解的缺点。此外，还可以通过对磷氮金属阻燃剂的制备，实现对此类材料的创新。但是，其中的膦酯键0＝P－O的热稳定性是比较差的，并且此结构的耐水解性也不是特别好，如果达不到一定的分量， 就会导致在阻燃材料加工的过程中，降低磷氮金属材料的阻燃性。

当分子量比较低的时候，其在加工温度下，就会不断促进聚酯的降解。例如，在以Helml为代表的阻燃剂中，要对聚酯进行分析，发现其所应用的阻燃剂为苯基膦酸二苯砜酯齐聚物，此类阻燃剂在具体的制备中，阻燃单体会在聚合物主链中，以P－p C这种形式有效结合。

在对这种键热稳定性进行分析时，发现其整体的化学稳定性比较差，这会导致聚酯的高温纺丝强度不断降低，影响了织物的质量。同时，这种材料在染色，或者是洗涤过程中，会出现P－O－C键的水解反应，并且阻燃剂的脱落，还会导致其本身的阻燃性不断降低。这就需要相关的技术人员要对磷氮金属阻燃剂的制备进行深入分析，进而强化这种材料的综合性能[7]。

4 结语

总之，磷氮系阻燃剂是当前无卤阻燃体系中的主要内容之一，由于阻燃元素之间的增效以及协同作用，具有非常好的阻燃作用，所以其在各个领域中得到了有效应用。因此，为了提高磷氮系的膨胀阻燃剂效果，需要优化制备流程，加强其在我国合成材料工业中的有效应用，保证此制品应用的安全性。同时，高分子材料的阻燃化已经成为社会发展中的研究成热点，需要进一步强化磷氮系阻燃剂的热稳定性， 提高阻燃性能，降低其毒性，完善此部分的研究体系，进而保证阻燃剂在我国工业发展的有效性。