磷氮系阻燃劑有哪些

磷氮系阻燃劑通過?氣相阻燃（釋放惰性氣體）與凝聚相成炭（磷催化脫水）協同作用?實現阻燃，兼具低煙、低毒特性。以下是主流類型及應用指南：

一、核心類型與技術參數

1. ?聚磷酸銨（APP）及其衍生物（占市場份額60%）?

?類型?

聚合度(n)

溶解度(g/100ml)

熱分解溫度(℃)

適用材料

APP-I (水溶性)    10-20    ＞25 (20℃)    ＞150    防火涂料、木材    

APP-II (包覆型)    ＞1000    ＜0.1 (20℃)    ＞250    PP/PE電纜料    

微膠囊化APP    500-800    ＜0.05    ＞300    工程塑料(PBT/PA)    

?增效體系?：APP+季戊四醇(PER)+三聚氰胺(MEL) = 經典?膨脹型阻燃劑(IFR)?

配比優化：APP:PER = 3:1:1～2:1:1 (LOI＞35%)

2. ?磷腈化合物（高端電子領域）?

?名稱?

化學結構

磷含量(%)

氮含量(%)

特性

六苯氧基環三磷腈    (C?H?O)?P?N?    13.2    11.5    透明PC/PPO首 選（V-0級）    

聚二苯氧基磷腈    [NP(OPh)?]?    14.9    12.9    柔性線纜護套（CTI＞600V）    

氨基環磷腈    [NP(NHR)?]?    18.7    22.1    環氧樹脂（GWIT 850℃+）    

?優勢?：燃燒時生成?陶瓷化炭層?（1800℃仍穩定）

3. ?磷酸酯-胺鹽復配體系?

?組合?

反應機理

UL94等級

煙密度(Ds,max)

磷酸三苯酯(TPP)+三聚氰胺    氣相淬滅自由基    V-1    150    

雙酚A二苯基磷酸酯(BDP)+聚磷酸銨    膨脹成炭+熔滴抑 制    V-0    80    

間苯二酚雙磷酸酯(RDP)+蜜勒胺    成炭率＞60%    5VB    50    

?注?：BDP/RDP用于筆記本外殼（PC/ABS合金），添加量15-18%

二、性能對比與選型

1. ?關鍵指標對比?

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barChart    title 阻燃效率與環保性對比    x-axis 類型    y-axis 數值    series LOI(%), 煙毒性, 成本指數    APP-I    32      65      100    APP-II   36      70      120    HCCP     42      90      350    RDP      38      85      280

?HCCP?：六氯環三磷腈（阻燃天花板但價格高昂）?煙毒性?：按ISO 5659-2測試（值越低越好）

2. ?材料適配指南?

基體樹脂

磷氮系阻燃劑

添加量(%)

替代方案

聚丙烯(PP)    APP-II+PER+MEL    25-30    聚磷酸蜜胺(MPP)    

尼龍6(PA6)    次磷酸鋁+三聚氰胺氰尿酸鹽    20    二乙基次膦酸鋁(OP1230)    

聚碳酸酯(PC)    磺酸鹽+硅氧烷復合    0.05-0.1    環狀磷腈（透明件）    

環氧樹脂    9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)衍生物    5-8    無鹵環氧專用APP    

三、環保法規適應性

1. ?全球禁用物質規避?

風險物質

替代磷氮阻燃劑

法規限制

紅磷    微膠囊化聚磷酸銨    IEC 61249-2-21（鹵素＜900ppm）    

多溴二苯醚    磷腈-氧化鋅復合物    EU POPs Recast    

三氧化二銻    次磷酸鹽+氮化硼協同    China GB/T 26572-2021    

2. ?生物毒性要求?

?魚毒性EC???：新型磷氮阻燃劑（如DOPO-IQ）＞100mg/L（OECD 203）?持久性?：可降解型聚磷酸酯（半衰期＜90天，ISO 14592）

四、前沿技術突破

1. ?超支化磷氮聚合物（HBPe）?

?合成路徑?：
\ce{ PCl3 + H2N-CH2-CH2-NH2 ->[\text{三乙胺}] Hyperbranched\ P-N\ polymer }\cePCl3+H2N?CH2?CH2?NH2?>[三乙胺]Hyperbranched P?N polymer?特性?：添加量8%使PA66達V-0（UL94）熱釋放速率峰值↓75%（Cone Calorimeter）

2. ?MOF負載型阻燃劑?

?載體?：ZIF-8（鋅咪唑酯骨架）?負載物?：植酸+三聚氰胺?效能?：環氧樹脂極限氧指數(LOI)從21%→36%煙密度下降至傳統體系的1/3

五、應用場景案例

1. ?新能源電池包（阻燃要求高）?

?方案?：
APP-II 15% + 氫氧化鋁 40% + 磷腈交聯劑 5%?通過標準?：GB 38031-2020（熱失控阻燃≥20min）UL 2596 火焰蔓延指數＜25

2. ?飛機內飾紡織品?

?處理工藝?：

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graph LR A[滌綸織物] --> B[浸軋阻燃液] B --> C[APP乳液 200g/L] C --> D[三聚氰胺樹脂 50g/L] D --> E[焙烘 180℃×90s]

?性能?：垂直燃燒≤15s（FAR 25.853）耐水洗＞50次

六、使用注意事項

失效模式

解決方案

檢測方法

材料力學性能下降    添加0.5%納米蒙脫土增強    ISO 527拉伸測試    

高溫遷移析出    采用反應型磷氮單體（如SPB-100）    85℃/85%RH老化 168h    

加工腐蝕性    選用中性聚磷酸銨（pH=6.5-7.5）    螺桿腐蝕失重法    

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