环氧树脂无卤阻燃-磷系阻燃剂

有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点，符合阻燃剂的发展方向，具有很好的发展前景。有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸酯、有机磷盐，还有磷杂环化合物及聚合物磷（膦）酸酯等，但应用最广的是磷酸酯和膦酸酯，磷系阻燃剂的研究。有机次膦酸金属盐作为一种新兴的阻燃剂备受关注。

针对纤维复合材料的阻燃剂的选择，不仅需要考虑FST（烟火毒，fire somke toxicity）要求，还需考虑工艺性能及产品的机械性能要求。一方面。不同应用场景的阻燃要求不同（如航空机械中的结构件及内饰件）。（航空内饰件最重要的检测标准是FAA 标准 FAR 25.853）。另外，起始原料及最终复材件必须满足于应用的机械性能要求。将湿法树脂技术用于制作阻燃纤维复合材料的难度在于，这种工艺要求足够低的树脂黏度（<100 mPas），以使得树脂不至于造成纤维层位置迁移。至于非溶性的添加剂，颗粒尺寸需小于5um，以避免纤维布将其过滤掉。这就意味着所有导致黏度升高或者颗粒尺寸大于5um的阻燃剂都无法使用。如此，可均匀溶解于环氧树脂体系中的阻燃剂，就显示出明显的优势。

环氧树脂无卤阻燃-磷系阻燃剂

磷系添加剂的作用机理，是阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。含磷添加剂主要在凝聚相中作用，阻燃机理如下:
1、形成磷酸配作为脱水剂，并促进成炭，炭的生成降低了从火焰到凝聚相的热传导。
2、磷酸可吸热，因为它阻止了CO氧化为CO2，降低了加热过程。
3、对凝聚相形成一层薄薄的玻璃状的或液态的保护层，因此降低了氧气扩散和气相与固相之间的热量和质量传递，抑制了炭氧化过程，降低了含磷阻燃剂受热分解发生如下变化:磷系阻燃剂→磷酸偏→磷酸→聚偏磷酸，聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物，具有强脱水性，在聚合物表合物与空气隔绝;脱出的水气吸收大量的热，使聚合物表面阻燃剂受热分解释放出挥发性磷化物，经质谱分析表明，存氢原子浓度大大降低，表明PO·捕获H·，即PO·+H·=HPO。这些物质主要有红磷、聚磷酸胺、磷胺、磷酸三甲苯酯等大部分含磷化合物，可以使点燃温度升高。
当前，通过添加磷系阻燃剂，可以做出阻燃性能的无卤环氧树脂系统。其中有2个配方体系既能满足严苛的FST标准，还能满足航空工程的力学性能要求。这些阻燃体系在储存和工艺中，还具有很好的操作性。它可以常温储存，常温下从液体变为固体，容易计量和混合到树脂系统中，很容易通过湿法工艺操作。在此，含DOPO的反应性含磷阻燃剂体系可以达到很高，甚至极高的玻璃化转变温度。