一、引言

阻燃剂在化学研究领域是非常常见的研究课题，阻燃剂是一种助剂，使用阻燃剂后可以使可燃物及易燃物达到难以燃烧的目的。按照添加方式不同可以把阻燃剂分成两种类型：反应型阻燃剂和添加型阻燃剂，相比较而言，添加型阻燃剂应用更加广泛。目前添加型阻燃剂又分成两大类：无机阻燃剂及有机阻燃剂。其中磷系阻燃剂、卤系阻燃剂、氮系阻燃剂及磷氮阻燃剂属于有机阻燃剂，而氢氧化铝、氢氧化镁和三氧化二锑则是属于无机阻燃剂。在最初对阻燃剂的研究多以卤系阻燃剂为主，主要是因为卤锑阻燃体系的阻燃剂相对来说在价格上具有极大的优势，而且需要添加使用量少，对可燃物及易燃物的阻燃效果较好，成为物美价廉的阻燃剂。但在实际使用过程中，卤系阻燃剂对人体伤害较大，释放出来大量的烟雾及卤化氢气体会影响人们的生命健康，因此卤系阻燃剂逐渐被减少使用。

早在21世纪初，欧盟就对电子电气设备生产使用进行了明文规定，要求限制及禁止使用有害有毒的物质及元素，且对废弃的电子电气设备进行专门的回收，有效处理有害有毒的电子电气设备元件等。这也促使科学家们加强了对无卤阻燃剂的研究开发步伐。而磷系阻燃剂有较好的性能，能够阻燃无卤化，且阻燃性能好，释放物质低毒低烟，残余物较少等，这些优良的特点使得磷系阻燃剂成为了高分子材料领域中的绿色环保阻燃剂，进而备受关注和得到了广泛应用。本文对添加型磷腈类阻燃剂的研发状况进行梳理，以期为后续的创新研发提供一些微薄的参考作用。

二、磷腈类阻燃剂阻燃PC、ABS或PC/ABS

磷腈类阻燃剂的合成原料主要使六氯环三磷腈，六氯环三磷腈中的氯原子因为较为活泼而容易发生亲核取代反应，从而得到环三磷腈衍生物，且具有不同的取代基。因此添加型环三磷腈阻燃剂中含有烷氧基及芳氧基等不活泼基团，这些基团会以物理混合方式共混到被阻燃材料中，或者与其他阻燃成分复合成新的阻燃体系，然后添加到被阻燃材料中达到较好的阻燃效果。徐路等在2014年对六苯氧基环三磷腈/全氟丁基磺酸钾对PC的协同阻燃作用进行了研究，发现阻燃剂2（4.95%）/PPFBS（0.05%）的复合阻燃剂比单独使用上述两种阻燃剂总热释放量和平均有效燃烧热都有显著的下降，PC的燃烧会变得更慢，且点燃时间有明显的增加，表明复合极少量的PPFBS有助于提高阻燃效果。Yang在2015年将合成的三（苯氧基）三氟环三磷腈（3）加入到PC中发现能够更好地提高阻燃性能，PC降解速度得到减缓，残碳率也得到提升。

三、磷腈类阻燃剂阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯

磷腈类阻燃剂用于聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃有两种类型，即添加型和反应型。添加型阻燃剂应用实例较少，因为添加型阻燃剂与PET的排斥性大，添加量越大，PET制品的表观及机械性能越低，而反应型阻燃剂应用较多，是因为反应型阻燃剂能够与PET更好地相容，因此对于反应型阻燃剂的研究开发相对较多，形成比较成熟研究体系。Wang在2014年做出了改良性研究，他把阻燃剂改成以蒙脱土改性的磷腈衍生物，并制备出改性的PET复合材料。在实验过程中添加少量的阻燃剂就能够提升PET高温热稳定性，PET加热及燃烧过程中的热解也得到有效抑制。国内研究员汪娇宁也在同年研究合成了阻燃剂16，这种阻燃剂含有一定量的Si和B元素，将其应用在PET阻燃研究中发现，阻燃剂16的添加量仅为1%就可达到较好的阻燃效果，阻燃等级比Wang的研究效果更好。产生这种效果的原因在于：磷腈环提升了PET基材脱水碳化效果，并稀释了可燃性气体弄图，在燃烧Si及B元素过程中形成了多孔膨胀的碳层，加上气相阻燃机理协同作用等将PET基材的热稳定性能大大提升，因此形成了更加优质的阻燃效果。

四、磷腈类阻燃剂阻燃聚乙烯

根据研究发现类惊雷阻燃剂阻燃聚乙烯有两种方式，一是单独使用磷腈阻燃剂或将磷腈阻燃剂与无机阻燃剂复合使用，从而提升整体的阻燃效果。二是通过增长分子链来提高阻燃剂与聚合物基体的相容性从而提升阻燃效果。早在2001年，时虎等研究人员就通过合成磷腈化合物2、17、18来研究磷腈化合物阻燃聚烯烃体系中的影响，在研究过程中，时虎把三种磷腈化合物分别与水合氧化镁复配组成复合阻燃剂，然后用于阻燃聚乙烯，实验结果表明阻燃剂18能够更加有效促进PE成炭，进而发挥出更好的阻燃效果。此外复合阻燃剂还能够降低热释放速率，推迟引燃时间和提高氧指数及引燃温度。

五、磷腈类阻燃剂阻燃聚丙烯

磷腈类阻燃剂阻燃聚丙烯的效果与聚乙烯是相类似的。聚乙烯与聚丙烯都同属聚烯烃类，且二者用途相似都是塑料中的重要产品。因此磷腈类阻燃剂改性聚丙烯也有两种方式，一是单独使用磷腈阻燃剂或结合无机阻燃剂复合使用，从而提升对聚丙烯的阻燃效果，二是提升阻燃剂与聚合物基体的相容性，但不同之处是通过增长阻燃剂中分子侧链长度来提升阻燃效果。朱中路在2014年曾合成新型环磷腈阻燃剂，这种阻燃剂的初始分解温度较高，达到210摄氏度，当添加量达到30%时燃烧等级可以提升到V-1级，这是比较高的等级。在这个研究发现，聚丙烯热降解过程中因为阻燃剂的加入可以形成绝氧绝热炭泡沫层，阻燃效果跟磷含量呈现一定的正比效果，磷含量越高阻燃效果越好。

六、结语

磷腈类阻燃剂在高分子材料领域中应用十分广泛，因其阻燃效果比较好而备受青睐。在研究中发现大部分添加型磷腈类阻燃剂可以单独使用，但如果与其他协效型阻燃剂复配使用会进一步提升阻燃效果，对于这方面的研究需要进一步深入和加强。

参考文献：

[1]霍国洋,王媛.环三磷腈阻燃剂研究进展[J].塑料助剂,2016(01):1-5+37.

[2]宋云. 新型无卤磷腈阻燃剂的合成及其在环氧树脂中的应用研究[D].北京理工大学,2015.