bottomless硼系阻燃剂的阻燃性研究及其发展动态

的增殖步骤可表示如下

:

R

·

+ O2

→

RO2

·

RO2

·

+ RH

→

ROOH + R

·

这两 个反应构成了链反应，有偏硼酸存在时，裂解的过氧基被消除，它与偏硼酸互相作用，生

成氧、过氧化氢和偏硼酸酯。在通常的反应温度下，硼几乎完全以偏硼酸和偏硼酸酯的形式存在。

由于它们消除了氧在反应裂解产生的过氧基

RO2

·< /p>

，

加速了链终止反应，

从而使总氧化反应 速率减慢

[2]

。

< br>在实际阻燃技术中，很少使用单一的阻燃剂，而是并用数种阻燃剂或阻燃增效剂以达到协同阻

燃的效果，减少阻燃剂的用量。前人对卤素

-

锑、卤 素

-

无机化合物、磷

-

卤素、磷

-

磷、磷

-

氮、硅

/

卤

素及高聚物 复配协同体系的作用机埋及应用都巳作了一些综述。但对有机硼阻燃剂的协同阻燃效应

及 应用却鲜有报道，目前已经有人指出硼和氮、卤素、磷也存在阻燃协同效应

[1,3,4 ,5,6],

并且对硼、

磷、氮、卤协同体系机理进行了初探。

二元协同阻燃观点认为，两种作用 于不同阻燃区域的阻燃剂之间有较好的阻燃协同作用。阻燃

区域分为气相和凝相，

一般的含磷化合物在火焰中产生磷酸

-

偏磷酸

-

聚偏磷酸，

由于生成的磷酸层形

成一层不挥发性的保护层，隔绝空气，产生了阻燃效果，此外，聚偏磷酸有强力的脱水作用， 使纤

维素炭化，而炭化膜也起到了隔绝空气的作用。有机硼阻燃剂在燃烧过程中产生硼酸 酐或硼酸，硼

酸在热裂解时形成类似的玻璃状的熔融物覆盖和织物上，促使织物直接氧化 成二氧化碳，减少可燃

气体一氧化碳的生成，且阻燃玻璃体的产生可阻止可燃性气体向外 扩散，从而达到阻燃的目的。若

阻燃剂中含有氮、卤素，它们受热时能释放出难燃烧气体

NH3

、

HX

等，稀释了空气中氧的浓度，

用来隔断氧气而起到阻燃作用，但也应考虑氮、卤元素与硼 形成化合物对阻燃性的影响。此外还需

考虑硼、磷之间亦可能形成配位键，以及不同体系 的

B

←

P

配键 ，键能的大小对阻燃性也有影响，

以上这些初步讨论的协同体系的阻燃机理有待进一步通 过热力学测试及计算加以论

[6]

。

2

国内外研究动态

远在

1735

年，英国的

Obaveasghae

就获得了专利，他用硼砂、明矾、硫酸铁等的水溶液作为纺

织品阻燃整理 剂，这种阻燃方法能大幅度降低织物的着火性能和燃烧性。此外，硼酸钠钙混合物也

很早 就作为扑救森林火灾的阻燃剂，由此可见，无机硼酸及硼酸盐很早就作为阻燃剂使用。

近年来新型阻燃剂不断涌现，同时对阻燃剂自身与使用过程中的环保问题也提出更为严格 的要

求，阻燃剂的元卤化、无毒化、复合化和抑烟化已成为

21

世纪阻燃剂的发展趋势。硼化合物是一种

常用的无机阻燃剂，主 要包括有五硼酸铵、偏硼酸钠、氟硼酸铵、偏硼酸钡和硼酸锌等，目前使用

的无机硼阻燃 剂主要是硼酸锌产品，

它最早由美国硼砂和化学品公司开发成功，

商品名为

Frie Brake

ZB

，因此简称

FB

阻燃剂，硼酸锌能够明显提高制品的耐火性。 目前材料耐燃性已成为人们在阻燃

领域关注的又一热点话题，国外许多国家制定系列耐燃 规范，近年来我国也引起了重视。硼酸锌能

够替代有毒的氧化锑应用于多种合成材料中， 同时硼酸锌也可作为涂料的耐火添加剂和木材、纺织

材料的耐火添加剂等。由于硼酸盐类 阻燃剂价格相对较高，限制了其应用，我国对

FB

硼酸盐阻燃< /p>

剂无论是应用与合成工艺都处于开发阶段，由于

FB

硼酸盐阻燃剂的性能良好、安全无毒、价格相

对较低、原料来源易得，主要应 用于高层建筑的橡胶制品配件、电梯、电缆、电线、塑料护套、临

时建筑、军用制品、塑 料、电视机外壳和零部件、船泊涂料及合成纤维制品等，而且在一些领域具

有无法替代的 优越性，因此发展前景看好，另外我国硼资源丰富，国内有资源的地区，可以加快硼

酸盐 阻燃剂的合成与开发

[7]

。

无机硼阻燃剂早期主要应用于纤维素纤维，如棉和纸张的阻燃，由于水洗牢度差，因此在织物< /p>

上的应用受到了一定的限制，只能用作织物的暂时性阻燃整理。但因价格和无毒及对环境亲 和等优

势在一段时间内仍将被广泛应用。

近些年来，

无机硼化合物作为阻燃剂巳不仅仅局限于纤维和织物

上，它还通常作为阻燃协效剂用于其它聚合物阻燃材料，如三（

2-

羟丙基）硼酸盐作为扩链剂用于

聚氨酯

PU-