中试基地研究人员在有机磷系阻燃剂的固载化和纳米化方面取得研究进展

有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、无卤等优点，符合阻燃剂的发展方向，正逐渐取代传统的溴系阻燃剂成为市场的主流。但是，有机磷系阻燃剂也存在一些不足之处，如液体有机磷阻燃剂其耐热性较差，挥发性较大，会劣化聚合物的热稳定性；高添加量会对聚合物基体产生过度增塑问题，降低力学性能。固体有机磷阻燃剂虽有较高的热稳定性，但其较大的粒径尺寸不利于其在聚合物中的分散，这不仅会损伤基体的力学性能，也会降低其阻燃性能。另外，非反应性的有机磷阻燃剂在基体中易迁移、渗出，也会导致聚合物基体材料的阻燃耐候性变差。

针对液体有机磷阻燃剂，中试基地研究人员制备了具有中心-径向的树状介孔二氧化硅（m-SiO₂）作为主体材料，利用其孔道装载液体有机磷阻燃剂，可以实现液体有机磷阻燃剂的“液-固”快速转变和复合化，建立了一种简单、快速、通用的“纳米灭火器”构筑方法。利用m-SiO₂的介孔孔道限域作用，解决了液体有机磷阻燃剂热稳定性差、易迁移、过度增塑的问题。纳米灭火器的阻燃机理为气相猝灭和碳层辅助增强机制，相关研究发表在Composites Communications 上（2022, 35, 101282）。

图1 纳米灭火器的结构表征和构筑示意图

针对固体有机磷阻燃剂，利用熔融法将一种潜在的固体有机磷阻燃剂（乙二胺四亚甲基膦酸，EDTMPA）装载到m-SiO₂中，建立了一种固体有机磷阻燃剂快速纳米化和复合化的通用策略。纳米尺度的EDTMPA更有利于形成均匀的膨胀炭层，可有效地延缓燃烧过程中的热质传输，并在m-SiO₂的“迷宫效应”和磷、氮协效作用下，显示出优异的阻燃和抑烟性能。此外，EDTMPA从微米尺度转变为纳米尺度时，复合材料的力学性能也得到提升，相关研究发表在Composites part B: engineering上（2022, 238:109887）。

图2纳米复合阻燃剂的阻燃性能和熔融法制备示意图

两篇文章的第一作者为邱晓庆博士，第一通讯为李志伟教授，河南大学均为第一通讯单位。（新闻作者：张豫徽）

全文链接：

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452213922002248

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836822002669