文档介绍：专题综述
试析有机磷系阻燃剂(OPFR)的发展前景
朱丽君(武汉工程大学图书馆武汉430073)
摘要:有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点,具有对材料的物理性能和其它性能影响相对较小,符合阻燃剂的发展方向,是一种对环境友好的阻燃剂。本文通过对四大著名数据库收录有关磷系阻燃剂文献量统计分析以及对阻燃剂用量布局对比,概括分析了磷系阻燃剂的研究进展。
关键词:有机磷系阻燃剂研究进展
随着全球环保意识有日益增强及对防火安全要求的日益提高,阻燃剂的阻燃、环保效果的研究发展越来越受到重视。环保部2011年9月15日召开“化学品等重点领域环境隐患排查视频工作会”,要求全面开展化学品环境管理专项检查,坚决遏制化学品环境污染事件的高发事态。
一、阻燃剂简介:
(一)、阻燃剂的分类:根据阻燃剂与被阻燃基本的关系,阻燃剂可分为添加型、复合型和反应型三种。按有效元素分类,可分为磷系、氯系、溴系和锑基、铝基、硼基阻燃剂等。按阻燃有效元素,可分为无卤阻燃剂、溴系阻燃剂、卤-磷协同阻燃剂及其他阻燃剂。按是否含卤元素可分为卤素阻燃剂和非卤素阻燃剂两大类。
(二)、阻燃剂的市场情况:阻燃剂是合成高分子的重要助剂之一。从六十年代开始,阻燃剂经历了一个蓬勃发展的阶段。美国从六十年代至今,阻燃剂消耗量增加了三十倍左右;日本的阻燃剂工业起步较晚,但发展较快,,,15年间增长了两倍多;西欧由于缺乏立法,限制了阻燃技术的发展,但1988年后,英、德等国已立法,西欧各国阻燃剂消费量迅速上涨。相比之下,我国阻燃剂开发较晚,起步于五十年代,六、七十年代基本上处于停滞状态,只研制了四溴乙烷三磷酸酯等少量产品。进入八十年代才开始飞速发展,85年产量为5KT,现在阻燃剂的总产量在10万吨左右
[1]。
阻燃剂世界四大用量地区布局对比表
地区
时间
北美
西欧
日本
其它亚洲国家和地区(包括中国、印度、韩国等)
2005年
38%
33%
11%
18%
2008年
34%
29%
10%
27%
二、有机磷系阻燃剂(OPFR)研究进展
随着国际环保要求的增强,有的国家要求2020年实现使用量较大的溴系阻燃剂(BFR)的零排放[2]。有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点,具有对材料的物理性能和其它性能影响相对较小,符合阻燃剂的发展方向,是一种对环境友好的阻燃剂,且目前使用的阻燃剂85 %为添加型,仅15 %为反应型,前者多用于热塑性高聚物,后者多用于热固性高聚物,所以具有广泛的发展前景。因此,目前学术界和工业界对机磷系阻燃剂的开发不遗余力。
试析有机磷系阻燃剂(OPFR)的发展前景
(一)发文现状:笔者依据主题途径,检索“有机磷系阻燃剂”文献,得到89篇文献
[3]。在EI数据库,用organic phosphorus flame anic phosphorus fire retardant逻辑组配,通过Subject/Title/Abstract途径检索1986-2011年文献,得到134篇文献。在SCI数据库,用organic phosphorus flame anic phosphorus fire retardant逻辑组配,通过Subject途径检索1986-2011年文献,得到65篇文献。ISTP为13篇[4]。
从下图中可以看出,在四大数据库中,有机磷系阻燃剂中外文发文量在2000年以后,增幅明显,相关的研究论文数据加速增长。
(二)OPFR种类:根据阻燃剂与被阻燃基材的关系,有机磷系阻燃剂可分为反应型和添加型两种。反应型阻燃剂与聚合物发生反应而成为聚合物结构中的一部分。由于它固定在聚合物内部,不挥发,所以阻燃性持久。
1 反应型有机磷系阻燃剂
反应型阻燃剂是将含磷阻燃单体与高聚物单体进行共聚,将阻燃基团导入高分子链或侧链, 以共价键结合起来的本体阻燃聚合物。优点是很少量的阻燃剂就能达到较高的阻燃效果,同时对聚合物的物理和机械性能影响较小。缺点是对阻燃高聚物的设计合成要求较高,成本较高[5]。
~ 环氧树脂类阻燃剂
~ 聚烯烃类阻燃体系
~ 聚酯类阻燃体系
~ 膦酸酯系阻燃剂
~ 亚磷酸酯。
~ 氧化膦
~ 有机磷盐
2 添加型有机磷系阻燃剂
添加型阻燃剂是通过物理方式加入的,是目前最经济最具商业价值的阻燃方式,始终占据了主导地位。但是阻燃剂与聚合物相容性较差,稳定性不好,加入的量一般都较大,因而对高聚物的力学性能、电学性能、加工性能等影响较大。目前研究最多的是聚磷酸铵和有机磷酸酯体系[6、8、9、10]。
~ 卤/磷协同的有机磷系阻燃剂
~ 氮/磷协同的有机磷系阻燃剂