随着合成材料的广泛应用,阻燃剂的消耗量日益增加,目前已成为塑料助剂中仅次于增塑剂的第二大品种。阻燃剂种类繁多,其中,磷系阻燃剂是各类阻燃剂中最复杂,也是研究较充分的一类。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。特别是1986年瑞士的研究机构发现了卤系阻燃剂的二(Dioxins)问题,即多溴二苯醚及其阻燃的高聚物在510℃～630℃下热分解产生有毒的多溴二苯并二 烷(PBDD)和多溴二苯并呋喃(PBDF),这就给卤系阻燃剂的发展带来严峻的挑战,并促使研究人员去开发低卤无卤新产品以减少对环境的影响。

磷系阻燃剂的用量因此获得高速增长,1993年日本磷系阻燃剂消耗量为01931万t,而1995年则达1197万t,增长了1倍多。美国1993年消耗量为017716万t,而1998年则达517658万t,增长了近615倍。随着合成工艺的不断改进,合成方法的不断完善,合成出的新型磷系阻燃剂种类也在不断增加。其中报道较多的是磷酸酯类、聚磷酸铵类以及红磷等。

磷及磷化合物很早就被用作阻燃剂使用,对它的阻燃机理研究得也较早。起初发现使用含磷阻燃剂的材料引燃时会生成很多焦炭,并减少了可燃性挥发性物质的生成量。燃烧时阻燃材料的热失重大大降低,但阻燃材料燃烧时的烟密度比未阻燃时增加。根据上面的事实提出了一些阻燃机理。从磷化合物在不同反应区内所起阻燃作用可分为凝聚相中阻燃机理和蒸汽相中阻燃机理。

聚偏磷酸聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物,覆盖在聚合物表面形成一个保护层,起到阻燃作用。另外,由于磷酸和聚偏磷酸具有较强的脱水性,使聚合物表面形成碳化膜而起到阻燃作用。这是磷系阻燃剂在聚合物的凝聚相中的阻燃机理。含磷阻燃剂也是一种自由基捕获剂。利用质谱技术发现,任何含磷化合物在聚合物燃烧时都有PO・形成。它可以与火焰区域中的氢原子结合,起到抑制火焰的作用。

磷-卤型阻燃剂是一类含卤较低的阻燃剂,其协同阻燃作用已被许多实验所证实。燃烧时能产生聚偏磷酸、三卤化磷、三卤氧磷等,它们相互作用,覆盖于聚合物表面以隔绝空气,从而发挥了凝聚相和蒸气相阻燃作用。

卤代磷酸酯由于磷和卤的协同作用阻燃效果特别好,很受重视,国内外销量一直呈递增趋势。目前国内厂家多生产一些价格低廉的低分子量三卤代烷(芳)基磷酸酯,但因它们“迁移”,热稳定性差,对树脂有塑化作用,恶化制品物理性能而使应用受到限制。

多功能化是阻燃剂的发展趋势之一。多功能化阻燃剂可以减少助剂的用量,降低成本,避免对聚合物物性产生大的影响。磷酸酯类化合物大都具有阻燃、增塑等功能。便成为对体系有能量贡献,又有增塑和键合等性能的多功能添加剂。

阻燃剂双(对-羧苯基)苯基氧化膦可通过新工艺来合成,它可同时赋予聚合物较好的阻燃性、抗静电性和染色性,较高的热稳定性和氧化稳定性以及较高的玻璃化转变温度等性能,具有广阔的应用前景。磷系阻燃剂具有低卤、无卤、低烟、低毒的特性,其用量少、效率高,适用面很广,近几年获得快速发展。特别是美国与德国等欧洲国家因溴系阻燃剂Dioxins问题而引起的争论,极大地促进了新型磷系阻燃剂的研究与开发。