磷系阻燃剂是阻燃剂中最重要的一种。根据组成和结构的不同,磷系阻燃剂又分为有机磷系、无机磷系阻燃剂两类。有机磷系阻燃剂的研究主要包括磷酸酯、缩聚磷酸酯、有机磷酸盐、氧化磷和磷杂环化合物。部分有机磷化合物虽然有一定的毒性, 但致畸性不高,其分解产物及其阻燃聚酯的燃烧产物中腐蚀性物质、有毒物也很少。无机磷系阻燃剂主要是红磷、聚磷酸铵 (APP)、磷酸二氢铵等磷酸盐,受热分解出磷酸、偏磷酸和 H2 O等 , 并促进成炭覆于基材的表面从而起到阻燃的效果。
到 20世纪为止 ,有关聚碳酸酯(PCs)阻燃剂及其掺和物的研究很多, 远远超过了其他聚合物。目前应用于聚碳酸酯的阻燃剂有单磷酸酯和双磷酸酯
2种。单磷酸芳基磷酸酯常用于 PC/ABS合金, 其中磷酸三苯酯 (TPP)的性价比很高。 TPP对 PC/ABS的阻燃十分有效, 添加量在 12% ～ 18%。在 TPP基础上改进的叔丁基磷酸三苯酯的性能比 TPP更为优越。叔丁基磷酸三苯酯为液体 , 在树脂中其持久性与水解稳定性更佳 , 且不易产生表面应力龟裂。但叔丁基磷酸三苯酯的挥发性较高。
桥联的芳基双磷酸酯具有优良的热稳定性和水解稳定性、低粘度以及低挥发性,因此这类双磷酸酯的市场好于单磷酸酯, 且应用范围日益广泛。其中间苯二酚 -双 (磷酸二苯酯 )和双酚 A-双 (磷酸二苯酯)的效果尤其好。例如双酚 A-双(磷酸二苯酯 )的商品名为 FyrolflexBDP常用于 PC/ABS, 其中丙烯腈-丁二烯 -苯乙烯共聚物 (ABS)装填量 ≤25%, 一般情况下 , BDP与联合添加剂 PTFE的装填量需要≥12%才能达到 V-O级 。作为新型有机磷系阻燃剂, BDP在聚合物中发挥作用主要通过促使材料迅速产生炭层,以减少聚合物表面热量,抑制聚合物热裂解或燃烧,降低聚合物火灾危险性,在高分子材料中应用广泛,并取得较好的效果。但是由于其在应用中存在耐热性差、挥发性大以及易迁移等缺点 ,因此在发挥阻燃作用的过程中, 熔融滴落现象严重 ,容易引发二次火灾 。环苯氧磷腈类物质是热稳定性好的磷氮化合物。掺和物中大多包括三磷腈和四磷腈 ,且还含一些大环。当这些掺和物含量占 PC/ ABS质量的 12% ～ 15%时 ,阻燃效果很好 。芳香族双磷酸酯 (RDP或 BDP)或单磷酸酯 (TPP)与环磷腈发生协同作用, 联合使用具有更好的阻燃效果。
综上所述 ,芳基磷酸酯常应用于无卤阻燃 PC/ ABS合金中。单磷酸芳基磷酸酯类阻燃剂中磷酸三苯酯与叔丁基磷酸三苯酯在 PC/ABS中较为有效。双磷酸芳基磷酸酯类阻燃剂中桥联的芳基双磷酸酯,尤其是间苯二酚-双(磷酸二苯酯 )(RDP)、双酚A-双 (磷酸二苯酯 )(BDP)以及某些程度上的间苯二酚 -双 (2, 6-二甲苯基磷酸酯)(RXP), 由于优异的热稳定性、高效的阻燃性、较低的挥发性而比单磷酸酯(TPP)获得更为广泛的应用。由于不同的磷酸酯在固相和气相之间存在协同的阻燃作用 , 实际应用中也常将双磷酸酯和单磷酸酯组合使用。
