(一) 碘-氮協(xié)同
某些氮化合物能增強(qiáng)磷化合物對(duì)纖維素的阻燃作用,原因之一是因?yàn)榱谆衔锱c氮化合物反應(yīng)生成了含P-N鍵的中間體,而后者是比磷化合物更佳的磷酸化試劑。另一個(gè)原因是氮化合物能延緩凝聚相中磷化合物的揮發(fā)損失。另外,磷-氮系統(tǒng)中的氮化合物能加強(qiáng)磷的氧化,且能放出包括氨在內(nèi)的惰性氣體,而它們具阻燃功能。
磷-氮協(xié)同不被認(rèn)為是一個(gè)普遍現(xiàn)象,而與氮化合物及被阻燃聚合物的類型有關(guān)。例如,PA中的磷胺并不比當(dāng)量元素磷的阻燃效果好,但采用某些含氮磷酸鹽和一種環(huán)狀膦酸酯的混合物阻燃EVA,當(dāng)此混合物中兩組成的比例適當(dāng)時(shí),EVA的成炭速率增高,且炭中含有P-NH鍵化合物,這有助于更快地成炭和使更多的磷保留于炭層中。
(二)磷-鹵協(xié)同
關(guān)于磷-鹵協(xié)同效應(yīng),目前尚無(wú)定論。但同時(shí)使用含磷及含鹵的阻燃劑,有時(shí)能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。例如聚磷酸銨和六溴環(huán)十二烷混合物阻燃聚丙烯腈(PAN)時(shí)所產(chǎn)生的溴-磷協(xié)效,協(xié)同效率為1.55。LOI及NOI測(cè)定證明,系統(tǒng)中溴衍生物并不發(fā)揮作為氣相中自由基捕獲劑的功能,而是作為成炭的發(fā)泡劑。另外,在含溴和磷的聚醚型軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中,也發(fā)現(xiàn)溴能提高泡沫炭的生成率。當(dāng)溴原子和磷原子含于同一分子中時(shí),溴-磷協(xié)同更為明顯。例如,以溴原子與磷原子比(摩爾)為7:3的含溴磷酸酯阻燃PC- PET時(shí),其協(xié)同效率可達(dá)1.58。以滇原子與磷原子比(摩爾)為6:1的含溴磷酸酯阻燃PC及其合金時(shí),也觀察到了較明顯的協(xié)同效應(yīng)。另外,以溴-磷系統(tǒng)阻燃的PC- PET,熱裂或燃燒時(shí)能生成多量的泡沫炭。這說(shuō)明,溴-磷阻燃配方也具有膨脹成炭能力。
對(duì)一些含氧高聚物(如PA6和PET),鹵-磷協(xié)同效果明顯。例如,對(duì)阻燃PET,如采用溴-磷泵統(tǒng),阻燃劑的用量可比常規(guī)的溴-銻系統(tǒng)大幅度下降。對(duì)阻燃PBT、PS、HIPS及ABS.均存在溴-磷協(xié)同效應(yīng)。例如,以二烷基-4-羥基-3,5-二溴芐基膦酸酯阻燃的ABS,與以結(jié)構(gòu)相似的溴化物或磷化物阻燃的ABS相比,溴-磷衍生物阻燃者效果更佳。另外,以三溴苯基丙烯酸酯和三苯基磷酸酯兩者阻燃的聚氨酯,當(dāng)阻燃劑中Br/P(摩爾比)為2.0時(shí),可獲得最好的協(xié)同效應(yīng)。澳-磷協(xié)同還不能認(rèn)為是一個(gè)普通的規(guī)律,目前已觀察到的更多的情況是鹵-磷加成,甚至磷-鹵對(duì)抗。
當(dāng)含鹵、磷的阻燃劑與氧化銻并用時(shí),鹵-磷間及鹵-銻間往往沒(méi)有協(xié)同或加和作用,而可能呈現(xiàn)對(duì)抗作用。例如,以含鹵及磷的阻燃劑處理聚乙烯,加入三氧化銻并不提高阻燃效率。這時(shí)磷阻礙銻的氣化而抑制了鹵-銻協(xié)同作用,而氧化銻系被轉(zhuǎn)化為不揮發(fā)的磷酸銻。
(三) 磷阻燃劑與無(wú)機(jī)填料的作用
以三水合氧化鋁與甲基二甲基膦酸酯阻燃不飽和聚酯時(shí),兩者間存在協(xié)同阻燃效應(yīng)。將二氧化鈦加入由APP及含氮樹脂(膨脹型阻燃劑)阻燃的PP中,不僅可提高成炭率,而且使炭層更致密和連續(xù),因而可明顯改善PP的阻燃性。與此相反,二氧化錫則導(dǎo)致炭層多孔和成片,并降低成炭率。上述二氧化鈦的協(xié)同阻燃效應(yīng)被認(rèn)為是物理“橋聯(lián)”效應(yīng)的貢獻(xiàn)。
阻燃材料中磷化合物與氫氧化鋁生成的磷酸鋁,可改善炭層質(zhì)量和延長(zhǎng)揮發(fā)性裂解產(chǎn)物在炭層中的滯留。
(四) 各種磷阻燃劑間的相互作用