红磷阻燃剂的发展历程与包覆技术革新

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01红磷阻燃剂发展历程与应用

红磷阻燃剂的应用历史可追溯至1963年，当时德国人H. Pieehota在专利中提出，将红磷作为无机阻燃剂用于聚氨酯泡沫的改性，这标志着红磷在阻燃领域的应用起点。20世纪70年代后期，随着对红磷进行表面包覆处理技术的兴起，微胶囊化红磷阻燃剂应运而生，其安全性、稳定性等性能得到了显著提升。

微胶囊化红磷阻燃剂广泛应用于PE、PP、EVA、环氧树脂、不饱和聚酯以及聚酰胺等多种材料中，提升了其阻燃性能。英国Albright& Wilson公司以及日本磷化学公司率先推出了此类商品化产品。

我国对红磷阻燃剂的研究起步于20世纪80年代后期，湘潭大学化学系、深圳益通生物化工有限公司、天津阻燃技术研究所及河北工业大学阻燃研究室等单位均率先涉足此领域。

02红磷包覆技术的创新与研究

◉ 包覆技术的发展

通过有机物或无机物对红磷进行包覆，可得到包覆红磷（MRP），这种技术按照包覆材料的不同，可分为无机包覆、有机包覆以及有机-无机复合包覆三类。此外，新型包覆技术的研发也备受关注。

◉ 新型包覆材料

吕新坤等人成功研制出一种创新型的微胶囊红磷，其独特之处在于精心设计的四层包覆结构。从内至外，这四层依次为金属氢氧化物层、富含磷酸酯类液态化合物的中间层、再辅以金属氢氧化物，以及最外层的可聚合树脂与引发剂。此技术不仅显著提升了MRP的热稳定性，还进一步增强了用其改性的工程塑料的力学特性。

◉ 微胶囊红磷创新结构

该创新型微胶囊红磷的独特四层包覆结构，从内到外分别为金属氢氧化物层、富含磷酸酯类液态化合物的中间层、再次覆盖的金属氢氧化物，以及最外层的可聚合树脂与引发剂。这一精心设计不仅显著增强了MRP的热稳定性，更对其改性的工程塑料的力学性能产生了显著的提升效果。

03微胶囊红磷制备工艺

◉ 水热合成法制备工艺

一种通过水热合成法制备超细微胶囊红磷的工艺流程已经揭晓。该流程首先涉及在红磷溶液中融入分散剂和内壁材料，经过研磨设备的精细处理后，得到均匀的混合液。随后，将此混合液移入水热反应釜中，在严格的温度控制下（150~200℃），进行长达20~24小时的反应。反应完成后，经过冷却、倾出，并加入水性聚氨酯树脂进行充分混匀，最后利用喷雾干燥机进行干燥处理，即可获得最终的高品质超细微胶囊红磷产品。

◉ 气泡液膜法制备工艺

一种通过气泡液膜法制备MRP的工艺流程如下：首先，将原料水溶液、沉降剂水溶液、超微红磷粒子以及表面活性剂依次加入到气泡液膜反应器中。经过反应，得到超微红磷复合阻燃剂泡沫。随后，通过过滤、洗涤和干燥等步骤，最终获得超微红磷复合阻燃剂，即MRP。该工艺制备出的MRP产品呈现白度化，具有广泛的适用性和良好的安全性。同时，整个工艺流程简洁明了，非常适合工业化生产。

◉ 原位聚合法制备工艺

还有学者采用原位聚合法，成功制备了酚醛树脂微胶囊红磷，并对其各项性能进行了详细表征。结果显示，该产品的平均粒径为7.5微米，着火点提升至485℃，热稳定性得到显著增强。同时，其吸湿率控制在1.8%以下，而PH3气体的释放量仅为3.6微克每克每小时，相较于未包覆的红磷，性能得到了显著提升。

◉ 不同囊材影响

采用不同的囊材对红磷进行包覆，可以显著改变其热分解特性。以氢氧化铝为囊材制备的微胶囊红磷，其热分解温度可达328.5℃，且产品呈现出红棕色的外观，这一改进显著优于未包覆红磷的深红棕色。另一方面，采用硅树脂包覆的红磷，其热分解温度为257.6℃，微胶囊产品的外观为浅棕色。经过硅树脂的包覆处理，该产品的吸湿性、抗氧化性以及气体释放量均得到了显著改善，同时，在空气中不易发生稀释结块的现象。

04颜色调控与多功能化

◉ 白度化处理技术

多层包覆技术用于制备白度化微胶囊红磷，实现了灰白色外观，不影响基材着色。一种通过多层包覆技术制备白度化微胶囊红磷的方法被提出。此工艺不仅简单易懂，而且成本低廉。制备出的产品具有出色的致密性和均匀性，呈现出灰白色的外观。

◉ 彩色化制备方法

一种彩色化超细微胶囊红磷阻燃剂的制备方法：首先，将市售红磷细致地分散在水中，随后加入甲醛和硫脲或三聚氰胺，经过30至60分钟的研磨，以实现红磷的超细化。接着，向此分散体系中加入占体系总量0.5%至15%的有机色素钠盐、钾盐或铵盐，经过30分钟的搅拌使其充分溶解。通过结合有机色素与包覆树脂，制成彩色超细微胶囊红磷，扩展了其应用范围。

05研究前沿与发展趋势

◉ 研究重点

当前研究致力优化包覆技术及开发多功能化红磷。红磷，这一关键的含磷阻燃剂，其微胶囊化技术一直备受关注，并广泛应用于多个领域。尽管该领域已取得显著进展，但仍不乏研究的深度与广度。

◉ 未来发展方向

包覆技术的持续优化，与抑烟消烟技术的发展是未来研究重点。同时，红磷与其他阻燃剂的复配研究，以及抑烟消烟技术的进一步发展，也是研究的热点。