韓子華

（山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261061）

當(dāng)前，為了提高阻燃聚合物的穩(wěn)定性，通過(guò)共聚等方式在聚合物中適當(dāng)添加了無(wú)機(jī)，或者是機(jī)阻燃劑。但是，由于無(wú)機(jī)阻燃劑本身的阻燃效率低，要想達(dá)到最為理想的阻燃效果，需要對(duì)其進(jìn)行大量使用。為了彌補(bǔ)無(wú)機(jī)阻燃劑缺點(diǎn)的不足，還要優(yōu)化磷氮金屬阻燃劑制備的流程，降低其對(duì)人體和周圍環(huán)境的影響。

1 磷氮金屬阻燃劑的發(fā)展

新時(shí)期，人們的安全環(huán)保意識(shí)越來(lái)越高，以前的阻燃劑以及阻燃技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們的要求了，需要對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新。含磷阻燃劑由于本身具有低毒和環(huán)保等特點(diǎn)，所以其在阻燃科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)得到了綜合研究，受到了越來(lái)越多學(xué)者的青睞。然而，傳統(tǒng)的含磷阻燃劑的制備以及阻燃效率并不高，如果不對(duì)其進(jìn)行有效處理，就會(huì)對(duì)周圍的生活環(huán)境帶來(lái)影響[1]。

因此，在此背景下，需要開發(fā)新型高效環(huán)保的含磷阻燃劑。聚乳酸作為一種生物基的高分子材料，其本身不僅具有非常好的生物可降解性，還具有比較好的物理機(jī)械性能，所以其在電子電器等領(lǐng)域有著非常多的應(yīng)用機(jī)遇。然而，PLA自身的阻燃性能，并不能滿足其他終端產(chǎn)品的效果，限制了其發(fā)展范圍。這就需要積極開發(fā)高效和環(huán)保的PLA阻燃復(fù)合材料，通過(guò)對(duì)磷氮金屬阻燃劑制備流程的完善，加強(qiáng)對(duì)含磷阻燃劑的開發(fā)，對(duì)此材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

技術(shù)人員還要研究此阻燃劑的合成機(jī)理，可以通過(guò)復(fù)配和混料的設(shè)計(jì)，對(duì)新型的阻燃PLA和聚乳酸等生物基材料進(jìn)行制備，進(jìn)而獲得高分子材料。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)磷氮金屬阻燃劑地有效制備，還能夠讓其在不同領(lǐng)域中有效應(yīng)用，豐富其功能。在此過(guò)程中，還要將生物基材料應(yīng)用到阻燃領(lǐng)域，為我國(guó)阻燃劑的發(fā)展提供一個(gè)新方向。同時(shí)，促進(jìn)生物基材料和阻燃元素之間的有效結(jié)合，還能保證生物基阻燃劑制備的有效性，更好地改善以往的阻燃劑性能，不斷減少對(duì)資源的負(fù)擔(dān)，降低其中的成本。此外，實(shí)現(xiàn)對(duì)磷氮金屬阻燃劑的有效制備，還可以提高阻燃劑的可持續(xù)性，避免對(duì)周圍環(huán)境帶來(lái)影響，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供條件。

2 磷氮金屬阻燃劑的制備內(nèi)容

磷氮金屬阻燃劑主要在車輛和家具等領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用，并且這類材料本身的性能是比較高。但是，由于其屬于易燃品，如果其一旦引燃，就非常難以及時(shí)撲滅。這就需要技術(shù)人員對(duì)磷氮金屬阻燃劑進(jìn)行制備，通過(guò)對(duì)重點(diǎn)流程的優(yōu)化，將阻燃元素磷和鹵素等內(nèi)容，還可以通過(guò)化學(xué)鍵的方式將其引入到多元醇中，讓聚氨酯泡沫材料本身具有永久的阻燃性，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。

磷氮金屬阻燃劑由于本身的毒性小，對(duì)環(huán)境所帶來(lái)地污染也比較小，所以其在阻燃領(lǐng)域的發(fā)展中已經(jīng)得到了有效應(yīng)用。在對(duì)這種阻燃的機(jī)理進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)具體內(nèi)容如下：磷氮金屬阻燃劑的會(huì)受熱分解，然后放出氮?dú)夂偷趸锏炔蝗夹缘臍怏w，這種不燃性氣體的生成會(huì)帶走比較多的熱量，這會(huì)降低聚合物本身的表面溫度。

再加上，不燃性的氣體還會(huì)對(duì)高聚物的受熱分解帶來(lái)影響。再加上，磷氮金屬阻燃劑單獨(dú)添加的過(guò)程中，需要的添加量比較大，這會(huì)對(duì)基體機(jī)械性能帶來(lái)非常多的影響。因此，在對(duì)磷系阻燃劑進(jìn)行制備時(shí)，可以利用磷-氮的協(xié)同效應(yīng)，優(yōu)化制備流程，明確具體的制備步驟。

（1）在室溫下，操作人員要將不同的原料完全溶解到有機(jī)溶劑中，然后合理應(yīng)用磁力攪拌均勻，等到溫度上升到25℃到100℃下，讓其反應(yīng)2到24h。在此過(guò)程中，還需要保持當(dāng)前的反應(yīng)溫度，將其他的原料加入到反應(yīng)瓶中，等到其完全溶解后，需要在25℃～100℃下，讓其繼續(xù)反應(yīng)4到24h。

等到上述反應(yīng)結(jié)束以后，需要利用旋轉(zhuǎn)的蒸發(fā)作用除去溶劑，可以應(yīng)用堿性溶液對(duì)其進(jìn)行洗滌，大約3次后，要繼續(xù)應(yīng)用離子水對(duì)其進(jìn)行3次洗滌，等到其干燥后，就會(huì)得到最終產(chǎn)物。在此過(guò)程中，操作人員需要控制升溫反應(yīng)溫度控制在25℃到80℃，并且還要控制其時(shí)間在2到12h之間[2]。

注意對(duì)原料苯甲醛、對(duì)苯二甲醛、香草醛、茴香醛和原兒茶醛等內(nèi)容的有效應(yīng)用。要想保證磷氮金屬阻燃劑制備的有效性，需要優(yōu)選甲基香蘭素、茴香醛、葡萄糖、甲基水楊醛和糠醛等生物基醛類原料。在此過(guò)程中，所應(yīng)用的有機(jī)溶劑主要為乙醇、1,4-二氧六環(huán)和乙酸乙酯中，經(jīng)常應(yīng)用低毒的有機(jī)溶劑為乙醇，這種材料在磷氮金屬阻燃劑制備中的有效應(yīng)用，不僅可以提高制備效果，還能降低材料本身的毒性。

（2）阻燃環(huán)氧樹脂的制備。在對(duì)此阻燃劑進(jìn)行制備時(shí)，需要在室溫下，將其中的環(huán)氧樹脂單體和固化劑完全溶解，在溶解完成后，要在30℃～90℃下，的脫除溶劑，控制時(shí)間為0.5h～4h。同時(shí)，還要分別在120℃和140℃下對(duì)其進(jìn)行固化，等到自然冷卻后，才可以獲得阻燃環(huán)氧樹脂，強(qiáng)化其本身的性能[3]。

在對(duì)有機(jī)溶劑進(jìn)行選擇時(shí)，需要分析二氯甲烷、乙醇、甲醇和甲苯等材料，在其中優(yōu)選出現(xiàn)丙酮和乙腈等毒性比較低的溶劑，然后在40℃到80℃下脫除溶劑0.5到的2h，并且還需要注意不同溫度下的固化時(shí)間，進(jìn)而保證磷氮金屬阻燃劑制備的有效性。

（3）注意聚乳酸阻燃復(fù)合材料的制備流程。在此過(guò)程中，需要注意重量比的原料組成，聚乳酸中有 85%到98%的磷-氮系生物基阻燃劑，大約有3%到15%的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)磷-氮系生物基阻燃劑的制備進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其在常溫下為固態(tài)，并且其在加工過(guò)程中還具有熔融特性和良好的加工性能。

在對(duì)磷-氮系生物基阻燃劑的特點(diǎn)進(jìn)行深入分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其還具有非常良好的阻燃性能，在較低的含量下，不僅能夠顯著改的善聚乳酸本身的阻燃性能，還不會(huì)對(duì)復(fù)合材料等帶來(lái)影響。但是，操作人員需要注意對(duì)繼續(xù)反應(yīng)溫度的控制，主要將其控制在25℃到80℃，反應(yīng)時(shí)間要控制在4到12h。在對(duì)原料進(jìn)行選擇時(shí)，一般為亞磷酸二苯酯、亞磷酸二甲酯和亞磷酸等含磷化合物，其中所應(yīng)用的堿性溶液為大約為0.5%到15%的碳酸鈉和碳酸鉀等溶液。同時(shí)，在此過(guò)程中，還要注意控制不同原材料的質(zhì)量比。

由此可見，磷-氮系生物基阻燃劑的合成工藝是比較簡(jiǎn)便的，具有低毒和高效等特點(diǎn)。同時(shí)，此工藝還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溶劑的回收和循環(huán)使用，不斷降低有機(jī)合成過(guò)程中的廢水廢液產(chǎn)生，降低對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的危害。經(jīng)過(guò)制備的磷氮金屬阻燃劑，本身的產(chǎn)率和純度不僅得到了有效提高，并且其在高溫下還具備一定的可反應(yīng)性，其在不同的聚合物材料中，具有非常好的阻燃效果[4]。

在此制備過(guò)程中，大部分操作人員都采用了生物基原料，這種材料不僅可以降低磷氮金屬阻燃劑在制備中的碳排放量，還能夠減少此阻燃劑對(duì)環(huán)境的應(yīng)用，加強(qiáng)了對(duì)資源地充分應(yīng)用。因此，在新時(shí)期，技術(shù)人員要對(duì)磷氮金屬阻燃劑的制備流程進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)此部分內(nèi)容的優(yōu)化，保證阻燃效率，不斷降低阻燃劑成本，為工業(yè)的發(fā)展提供新型和環(huán)保的磷-氮系生物基阻燃劑。再加上，這種阻燃劑屬于廣譜阻燃劑，能夠在聚乙烯和尼龍(PA)等常見的聚合物材料中有效應(yīng)用，進(jìn)而保證制備的有效性和科學(xué)性。

3 磷氮金屬阻燃劑的應(yīng)用和發(fā)展

當(dāng)前，我國(guó)的高分子材料阻燃已經(jīng)得到了創(chuàng)新，其已經(jīng)趨向于無(wú)鹵化。因此，對(duì)無(wú)鹵阻燃劑的研究已經(jīng)成為了社會(huì)發(fā)展的熱點(diǎn)。在2006年，歐盟就已經(jīng)宣布了在電子產(chǎn)品中要停止應(yīng)用溴系阻燃劑。特別是在高聚物材料在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的背景下，阻燃劑的使用范圍也越來(lái)越廣，并且對(duì)阻燃劑的性能要求也在不斷增高。以前的阻燃化已經(jīng)不能滿足工業(yè)發(fā)展的要求了，需要對(duì)材料的其他性能進(jìn)行綜合分析，如電學(xué)性能、光穩(wěn)定性和纖維制品的耐用性等，實(shí)現(xiàn)對(duì)磷氮金屬阻燃劑地應(yīng)用[5]。

相關(guān)的阻燃工作者在新時(shí)期也對(duì)阻燃劑的制備以及阻燃體系進(jìn)行了分析，在協(xié)同效應(yīng)出發(fā)，給予其足夠的重視。磷系和磷屬于一氮系阻燃劑，具有低煙和低毒性等優(yōu)點(diǎn)，所以這種材料已經(jīng)成為了實(shí)現(xiàn)阻燃劑無(wú)鹵化發(fā)展的主要內(nèi)容。在對(duì)P－N型膨脹阻燃劑進(jìn)行研究時(shí)，還要關(guān)注其組成和阻燃的作用，在氮協(xié)效阻燃劑中，加入氮元素，不斷提高熱穩(wěn)定性，然后在此基礎(chǔ)上克服易水解性，不斷降低生煙量等增效作用。但是，磷氮系膨脹型阻燃劑在受熱分解的過(guò)程中，會(huì)形成焦磷酸的保護(hù)膜，然后在此基礎(chǔ)形成泡沫狀的炭層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠起到絕熱以及阻氧等作用，進(jìn)而保證磷氮金屬阻燃劑應(yīng)用的安全性。

在對(duì)膨脹型阻燃體系進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其一般由酸源和氣源等基本內(nèi)容縮短組成的，一般有混合型和單體型兩種。技術(shù)人員對(duì)幾類典型單體型的阻燃劑進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)成熟磷系的高分子阻燃劑地合理應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，減少此材料對(duì)周圍環(huán)境的影響[6]。

唐旭等學(xué)者對(duì)苯膦酰二氯狀態(tài)下的縮聚反應(yīng)進(jìn)行了深入研究，在此基礎(chǔ)上獲得了高溶液的聚合分子量，這種材料不僅克服了因?yàn)樽枞紕┓肿恿窟^(guò)低所帶來(lái)的影響，還彌補(bǔ)了聚酯降解的缺點(diǎn)。此外，還可以通過(guò)對(duì)磷氮金屬阻燃劑的制備，實(shí)現(xiàn)對(duì)此類材料的創(chuàng)新。但是，其中的膦酯鍵0＝P－O的熱穩(wěn)定性是比較差的，并且此結(jié)構(gòu)的耐水解性也不是特別好，如果達(dá)不到一定的分量， 就會(huì)導(dǎo)致在阻燃材料加工的過(guò)程中，降低磷氮金屬材料的阻燃性。

當(dāng)分子量比較低的時(shí)候，其在加工溫度下，就會(huì)不斷促進(jìn)聚酯的降解。例如，在以Helml為代表的阻燃劑中，要對(duì)聚酯進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其所應(yīng)用的阻燃劑為苯基膦酸二苯砜酯齊聚物，此類阻燃劑在具體的制備中，阻燃單體會(huì)在聚合物主鏈中，以P－p C這種形式有效結(jié)合。

在對(duì)這種鍵熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其整體的化學(xué)穩(wěn)定性比較差，這會(huì)導(dǎo)致聚酯的高溫紡絲強(qiáng)度不斷降低，影響了織物的質(zhì)量。同時(shí)，這種材料在染色，或者是洗滌過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)P－O－C鍵的水解反應(yīng)，并且阻燃劑的脫落，還會(huì)導(dǎo)致其本身的阻燃性不斷降低。這就需要相關(guān)的技術(shù)人員要對(duì)磷氮金屬阻燃劑的制備進(jìn)行深入分析，進(jìn)而強(qiáng)化這種材料的綜合性能[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，磷氮系阻燃劑是當(dāng)前無(wú)鹵阻燃體系中的主要內(nèi)容之一，由于阻燃元素之間的增效以及協(xié)同作用，具有非常好的阻燃作用，所以其在各個(gè)領(lǐng)域中得到了有效應(yīng)用。因此，為了提高磷氮系的膨脹阻燃劑效果，需要優(yōu)化制備流程，加強(qiáng)其在我國(guó)合成材料工業(yè)中的有效應(yīng)用，保證此制品應(yīng)用的安全性。同時(shí)，高分子材料的阻燃化已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展中的研究成熱點(diǎn)，需要進(jìn)一步強(qiáng)化磷氮系阻燃劑的熱穩(wěn)定性， 提高阻燃性能，降低其毒性，完善此部分的研究體系，進(jìn)而保證阻燃劑在我國(guó)工業(yè)發(fā)展的有效性。