新型阻燃剂之聚磷酸铵APP

1、新型阻燃剂之聚磷酸铵APP应化0801班 080370103 袁恒垒聚磷酸铉又称多聚磷酸铉或缩聚磷酸铉(简称APP), 1965年美国孟山都公司 首先开发成功。聚磷酸铉无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高， 是一种性能优良的非卤阻燃剂聚磷酸铉又称多聚磷酸铉或缩聚磷酸铉(简称APP)，1965年美国孟山都公司 首先开发成功。聚磷酸铉无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高， 是一种性能优良的非卤阻燃剂。在20世纪70年代初，日本、前西德、前苏联等 开始大量生产，目前应用较为普遍。我国从20世纪80年代开始研制该类产品， 生产企业有几十家，主要用作阻燃剂。聚磷酸铉是一种含N和P的聚

2、磷酸盐，按其聚合度可分为低聚、中聚以及高 聚3种，其聚合度越高水溶性越小，反之则水溶性越大。按其结构可以分为结品 形和无定形，结品态聚磷酸铉为长链状水不溶性盐。聚磷酸铉的分子通式为 (NH4)(n+2)Pn0(3n+1)，当n为1020时，为水溶性；当n大于20时，为难溶性。聚磷酸铉已逐渐进入复混肥和液体肥料的生产，特别是在发达国家已得到广 泛应用。20世纪70年代初，美国TVA开发了用商品湿法磷酸(54%P205，质量分 数)生产聚磷酸铉基础液体肥料，也就是将湿法磷酸浓缩成过磷酸，在管式反应器 中与氨反应，生成高浓度聚磷酸铉，加水冷却生成品级为10-34-0的液肥产品。 基础液肥可与氮溶液、

3、钾肥生产液体复混肥。我国目前尚未有专业生产聚磷酸铉 肥料的企业，其性状、组成及生产方法尚存在争议，一般认为作为肥料用聚磷酸 铉应是短链全水溶的，包含磷酸铉、三聚磷酸铉和四聚磷酸铉等多种聚磷酸铉， 聚合度更高、链更长的聚磷酸铉只有少量存在；另有资料介绍，农用聚磷酸铉聚 合度通常为518，且溶解性好，是液体肥料的主要品种。农用聚磷酸铉目前在 中国仅有少量生产，还未形成商品出售。聚磷酸铉系无分支的长链聚合物，分子结构通式为(NH4)n+2PnO3n+1，当n足 够大时，可写为(NH4)n+2PO3n+聚磷酸铉的含磷量高达30%32%，含氮为14%16%。这类阻燃剂最突出 的特征是燃烧时的生烟量极低，

4、不产生卤化氢。由于聚磷酸铉热稳定性好，可替 代磷酸铉。聚磷酸铉为白色结品或无定形微细粉末。APP的水溶性和吸湿性随聚合物增 加而降低。国内按聚合度n的不同可分为水溶性(n=1020，相对分子质量1000 2000)和水不溶性(n20，相对分子质量大于2000)两种。n可大于1000。国外把 n1000的带支链的APP称为结品相I聚 磷酸铉(APPI)。n1000)APP 大，而后者的热稳定性和耐水解性较高。长链APP在300C以上才开始分解成磷 酸和氨，而短链APP在150C以上就开始分解。常用的结品态APP为水不溶性长链状聚磷酸铉盐APP含磷量大、含氮量高， 磷氮体系产生协同效应，阻燃性好。

5、相对密度小，分散性好，化学稳定性好、消 烟、毒性低。APP的生产方法常用的有两种，一种是磷酸-尿素热聚合法：另一种是磷酸铉的尿素热聚法：聚合温度约为205300G反应过程维持一定 的氨分压，以防止APP分解。APP广泛应用于膨胀型防火涂料、聚乙烯、聚丙稀、聚氨酯、环氧树脂、橡 胶制品、纤维板及干粉灭火剂等，是一种使用安全的高效磷系非卤消烟阻燃剂。APP在聚氨酯硬泡中有很高的阻燃性、尺寸稳定性、耐水解性和耐热性。对 硬质聚氨酯泡沫塑料的有毒和腐蚀性气体生成量，甚至可与未阻燃的同类材料媲 美。一氧化碳及氯化氢的生成量也比含卤聚氨酯泡沫塑料低得多。聚磷酸铉具有膨胀阻燃功能，故更有利于降烟和抗滴落，虽

6、然为固体，但易 于在多元醇中分散。一般来说，含较多聚酯多元醇的聚氨酯组分比聚醚多元醇组 分更适合于用APP阻燃。用量520份。APP除适用于硬质聚氨酯泡沫塑料及聚酯软质聚氨酯泡沫塑料外，还适用于 其他树脂、胶粘剂及涂料。APP的毒性非常小，急件经口中毒数据(大鼠)LD5010g/kgA PP在膨胀型阻燃体系中的研究较多，该类阻燃剂已广泛的用于塑料、涂料、 橡胶等的阻燃。其中，铉盐既可以作酸源又可以作气源，而且同时含有P、N两 种元秉有很好的阻燃效果。以膨胀石墨(EG)与A PP复配组成膨胀型阻燃剂，能 使高密度聚乙烯(PE2HD)的热稳定性增强,分解温度达到400以上，降解过程 变缓,剩炭率增

7、加，样品生成连续致密的炭层;A PP与EG在质量比2 : 1和1 : 3 时对PE2HD显示出良好的阻燃协同作用，LO I值分别达到30%和32%;A PPoEG 对材料的力学性能的影响比其它膨胀型阻燃剂要小。原因是A PP受热分解产生 的黏稠状聚磷酸与膨胀了的石墨炭形成连续、致密的炭层，阻隔热、氧的传递并 减少可燃性气体的挥发，因此获得较好的阻燃效果。用A PP、季戊四醇(PER )、三聚氰胺组成的混合型膨胀体系填充的电线电缆用聚丙烯(PP)时发现当A PP、PER、三聚氰胺的份数分别为23、14、13时，与未 阻燃的PP相比，点燃时间由24s增至36s、失重百分数由100%减少为9412%

8、、 失重速率由0106gs- 1减少为01024 g s- 1、散热速率由119kw m - 2减少为 6718 kwm - 2、氧指数值由1718% 增为3514%、燃烧产生的CO由4116X1025 减少为2104X1025,表明它是提高PP耐燃性能的行之有效的无卤低烟阻燃剂。 聚氨酯包覆的磷酸二铉（DAHP）用于织物的聚氨酯涂层的阻燃时，聚氨酯微胶囊化DAHP的热稳定性增加，特别是在聚 氨酯与微胶囊化DAHP的比例在60040时，用聚氨酯膜包覆的磷酸二铵有很好 的阻燃性。这种涂料的突出的优势在于用聚氨酯作包覆材料，使得阻燃剂可以与 涂料的基料很好地相容，是一种持久的、有效的膨胀阻燃涂料。

9、季戊四醇、聚磷 酸铉和三聚氰胺阻燃的膨胀型丙烯酸乳液防火涂料中，季戊四醇、聚磷酸铉和三 聚氰胺最佳配比为1025 : 5065 ： 2535,添加量N35% （占总量）最佳。按 聚磷酸铉2110% ,三聚氰胺1015% ,季戊四醇315% ,钛白粉610% ,六偏磷酸钠 410% , O P210 015% ,羧甲基纤维素315% ,去离子水2610%苯丙乳液2510%组 成的防火涂料具有较好的装饰性和防火性苯丙乳液和硅溶胶按照4： 1配成的复 合基料加入聚磷酸铉6份、季戊四醇1份、三聚腊胺和氯化石蜡4份配制的膨 胀防火涂层具有很好的耐燃性、耐水性、耐久性。A PP对聚氨酯泡沫塑料有较 好的阻