????? 在高分子材料的阻燃改性工作中，我们经常听到人们说白磷、黄磷和红磷。从它们的名字，我们可以看出它们是不同颜色的磷。然而，白磷和黄磷是指一种物质；屏资怯砂琢椎牟糠盅趸纬傻幕粕垂烫。从化学上讲，白磷和红磷属于同素异形体，就像钻石和石墨一样，属于同一元素的不同单质。

一、红磷阻燃剂的结构性能和阻燃性能

1.1 红磷阻燃剂的结构性质

????? 化学结构决定性能。由于红磷和白磷的结构不同，它们的性质也不同。红磷在空气中稳定，白磷在空气中自燃；红磷基本无毒，白磷毒性高；红磷可作为阻燃剂，可使用白磷助燃剂。从结构组成来看，白磷是由P4分子组成的，分子中的磷原子是四面体结构，红磷也是由P4分子组成的，但其组成分子的键断裂聚合形成高分子结构，因此红磷是一种无机高分子物质。其分子式为（P4）n（n为聚合度）。注：白磷与空气隔离加热时会生成红磷。

???? 红磷（Rp）或赤磷是一种红色至深紫色的红色粉末，不溶于水、稀酸和多种有机溶剂，但微溶于无水乙醇、三溴化磷和氢氧化钠水溶液。当红磷在空气中加热到200℃时，红磷燃烧生成P2O5。此外，红磷在氯中加热时也会燃烧。由于红磷中的磷是低价态（零价），当与KClO3、KMnO4、过氧化物和其他强氧化剂混合时，如果条件合适，可能会发生爆炸。

1.2. 红磷阻燃剂的阻燃性能

???? 红磷阻燃剂是磷系阻燃剂中含磷量最高的阻燃剂。它的防止火灾方面工作成绩显著，种类繁多。按其功能成分可分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂等。磷系阻燃剂应用广泛，仅次于卤系阻燃剂。随着人们对卤系列阻燃剂的指责与质疑，以及阻燃剂垄断公司的价格问题，磷系阻燃剂越来越受到青睐。红磷作为一种磷系阻燃剂，由于只含磷，所以其阻燃效果优于其他磷系阻燃剂，即便在添加量很低的情况下阻燃效果依然非常好。甚至在某些情况下，红磷的阻燃性能甚至优于卤系阻燃剂。

??? 另外，据报道，对于pet（聚对苯二甲酸乙二酯）的阻燃剂，没有磷系阻燃剂可以与红磷相匹敌。对于基材，添加的阻燃剂毕竟是一种异物。如果两边相容性差，很容易破坏基材本身的优良性能。红磷用量少，能达到所要求的阻燃性能，使原本性能优异的阻燃基材更容易保持。此外，红磷熔点高，溶解性差，与其他阻燃剂相比，有利于保持聚合物的某些物理性能。最后，红磷烟度小，毒性低，应用范围广，可单独使用或与其他阻燃剂共用。广泛应用于阻燃聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚氨酯、尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、环氧树脂、橡胶、纺织品等领域。

二、红磷阻燃剂的阻燃原理

然而，在树脂中，红磷和其他含磷添加剂不是简单地氧化。含磷添加剂主要作用于凝聚相，其阻燃机理如下：

2.1、形成以磷酸或聚磷酸盐为脱水剂，在燃烧室表面形成高粘度的熔融玻璃和致密的碳化层。碳的形成降低了从火焰到凝聚相的热传导。

2.2、磷酸能吸收热量，因为它防止CO氧化成CO2，并减少加热过程。

发生了以下变化：磷阻燃剂→磷酸偏→磷酸→多磷酸。多磷酸是一种稳定的化合物，不易挥发，脱水性强。聚合物表面使聚合物与空气分离，分离出的水吸收大量热量，通过热分解使聚合物表面阻燃剂释放出挥发性磷化物。质谱分析表明，氢原子浓度大大降低，结果表明，红磷分解的Po·，HPO·自由基，捕获了聚合物燃烧过程中产生的H·，Ho·自由基，即Po·+H·=HPO。

2.3、为凝聚相形成薄玻璃状或液体；げ，从而减少氧的扩散和气相和固相之间的热传递，抑制碳氧化的过程，并减少含磷阻燃剂的热分解。

磷系阻燃剂的阻燃机理取决于阻燃剂和燃烧物的结构。

2.4、红磷微胶囊阻燃机理研究

在聚合物中添加包覆红磷的阻燃机理是：燃烧时形成磷酸衍生物，起到热吸附剂的作用，阻碍进一步燃烧；保留自由基，提高热稳定性；与氧反应形成磷氧基，继续反应与聚合物形成交联结构，得到磷氧交联碳化层；环氧在环境中反应生成具有较强吸湿性的含氧磷酸盐，可降低燃烧聚合物的表面温度，促进聚合物的表面湿度，使聚合物表面碳化聚合物的。

红磷的阻燃机理一般认为是在凝聚相进行的。当加入红磷阻燃剂的聚合物燃烧时，首先将红磷氧化生成磷酸，然后将磷酸进一步脱水生成偏磷酸和聚偏磷酸，从而在聚合物表面形成一层不可燃的液体；つ；同时，由于偏磷酸和多聚磷酸的强脱水作用，促使聚合物在材料表面脱水碳化，形成致密的碳化层。一方面，液膜和炭化层具有隔热、阻氧的特性，另一方面，有效防止聚合物高温分解产生的可燃气体扩散，从而抑制材料燃烧，达到阻燃的目的。与其它添加磷系阻燃剂相比，红磷的含磷量较高。因此，为了达到相同的阻燃等级，红磷的加入量要比其他阻燃剂少，且与红磷的聚合物具有较好的物理力学性能。

三、红磷阻燃剂的发展趋势

3.1、包覆技术

目前，国内外对红磷微胶囊的包覆技术进行了一些初步的研究，但还不够系统和深入。因此，有必要对包覆材料、囊心处理、包覆方法、包覆方式、包覆条件、包覆工艺、包覆结果和效果（如膜结构、膜厚度、粒径和粒径分布、白度、团聚等）进行选择和改性，为了获得更好的阻燃性能，对其与基体的相进行了较为系统和深入的研究。

3.2、抑烟消烟

微胶囊红磷阻燃剂具有一定的抑烟消烟作用，但其抑烟消烟性能仍有待进一步提高。最有效的方法可能是找到合适的抑烟剂或基材与之有效混合。

3.3、多功能性

增塑剂是一种用量最大的塑料助剂。未来红磷微胶囊阻燃剂的发展方向之一是对胶囊材料进行改性（包括接枝、共聚、表面再处理等），使其兼具增塑和阻燃的功能。此外，还可以具有热稳定性和阻燃性的功能，从而开发出多功能微囊化红磷阻燃剂产品，从而减少材料中塑料添加剂的用量，优化添加剂的结构，提高材料的力学性能。