现代阻燃材料与技术(精)

本书共12章，第1章简要介绍阻燃科学的价值、意义、发展历史和阻燃剂发展情况；第2章主要介绍了传统阻燃机理以及研究的新型阻燃机理；第3～6章依据作者及所在研究团队多年来的研究成果，针对目前市面上常用的各种阻燃剂（卤系、磷氮系、金属化合物、碳系和硅系等）的基本性质、合成制备方法、表征及主要应用情况进行了详细的介绍；第7～10章阐述了各类阻燃材料（聚烯烃、工程塑料、热固性树脂等），介绍了上述材料的主要应用领域和制备方法；第11章全面介绍了阻燃性能测试仪器与方法；第12章介绍了阻燃材料与环境安全。 本书可供从事阻燃剂和阻燃材料研究开发的技术人员参考，对从事阻燃材料的阻燃机制研究、阻燃剂研发生产等技术人员有指导作用，也可作为高等院校相关专业师生的教材和专业参考书。

钱立军，北京工商大学材料与机械工程学院，副院长、教授、博士研究生导师，入选北京市百千万工程人才、长城学者、北京市青年拔尖人才。担任阻燃材料产业技术创新战略联盟秘书长、中国石油和化学工业联合会阻燃专委会副秘书长。主要从事环境友好阻燃助剂及其高分子材料的制备及产业化。

第1章 绪论 1 1.1火灾的危害1 1.2现代材料的火灾危险性6 1.3材料阻燃的必要性7 1.4阻燃材料的发展历史8 1.5中国阻燃材料产业发展现状11 1.5.1溴系阻燃剂的产业现状与展望11 1.5.2磷系阻燃剂的产业现状与展望12 1.5.3氮系阻燃剂的产业现状与展望13 1.5.4镁系阻燃剂的产业现状与展望14 1.5.5锑系阻燃剂的产业现状与展望14 1.5.6总结15 参考文献15 第2章 阻燃机理 16 2.1气相阻燃机理16 2.1.1猝灭效应17 2.1.2稀释效应17 2.1.3带走热量19 2.1.4隔绝氧气19 2.1.5吹熄效应19 2.2凝聚相阻燃机理20 2.2.1成炭阻隔和边缘阻隔效应20 2.2.2基材炭化减少燃料21 2.2.3边缘阻隔效应22 2.3协同阻燃机理23 2.3.1阻燃元素协同效应23 2.3.2阻燃基团协同效应24 2.3.3组分协同效应25 2.3.4金属协同效应26 2.4阻燃效应评价方法27 参考文献27 第3章 卤系阻燃剂 29 3.1卤系阻燃剂概述29 3.1.1卤系阻燃剂简介29 3.1.2卤系阻燃剂的市场现状29 3.1.3现有卤系阻燃剂品种30 3.1.4溴系阻燃剂30 3.2十溴二苯乙烷31 3.2.1概述31 3.2.2十溴二苯乙烷的合成方法32 3.2.3十溴二苯乙烷的表征33 3.2.4十溴二苯乙烷的主要应用领域35 3.3十溴二苯醚35 3.3.1概述35 3.3.2十溴二苯醚的合成方法36 3.3.3十溴二苯醚的表征37 3.3.4十溴二苯醚的主要应用领域38 3.4四溴双酚A38 3.4.1概述38 3.4.2四溴双酚A的合成方法39 3.4.3四溴双酚A的表征39 3.4.4四溴双酚A的主要应用领域41 3.5溴化聚苯乙烯41 3.5.1概述41 3.5.2溴化聚苯乙烯的合成方法42 3.5.3溴化聚苯乙烯的表征43 3.5.4溴化聚苯乙烯的主要应用领域44 3.6三溴苯酚及其衍生物46 3.6.1概述46 3.6.2三溴苯酚的合成方法46 3.6.3三溴苯酚的表征47 3.6.4三溴苯酚的主要应用领域48 3.6.5三溴苯酚衍生物48 3.7溴代三嗪51 3.7.1概述51 3.7.2溴代三嗪的合成方法52 3.7.3溴代三嗪的表征53 3.7.4溴代三嗪的主要应用领域54 3.8溴化环氧树脂55 3.8.1概述55 3.8.2溴化环氧树脂的合成方法56 3.8.3溴化环氧树脂的表征59 3.8.4溴化环氧树脂的主要应用领域60 3.9六溴环十二烷61 3.9.1概述61 3.9.2六溴环十二烷的合成方法62 3.9.3六溴环十二烷的表征62 3.9.4六溴环十二烷的主要应用领域63 3.10八溴醚和甲基八溴醚64 3.10.1概述64 3.10.2八溴醚和甲基八溴醚的合成方法65 3.10.3八溴醚和甲基八溴醚的表征66 3.10.4八溴醚和甲基八溴醚的主要应用领域69 3.11溴化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物69 3.11.1概述69 3.11.2溴化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的合成方法69 3.11.3溴化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的表征70 3.11.4溴化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的主要应用领域71 3.12四溴双酚A聚碳酸酯低聚物72 3.12.1概述72 3.12.2四溴双酚A聚碳酸酯的合成方法72 3.12.3四溴双酚A聚碳酸酯低聚物的表征73 3.12.4四溴双酚A聚碳酸酯低聚物的主要应用领域76 3.13二溴新戊二醇77 3.13.1概述77 3.13.2二溴新戊二醇的合成方法77 3.13.3二溴新戊二醇的主要应用领域78 3.14四溴苯酐和四溴苯酐二醇78 3.14.1概述78 3.14.2四溴苯酐和四溴苯酐二醇的合成方法79 3.14.3四溴苯酐二醇的表征79 3.14.4四溴苯酐和四溴苯酐二醇的主要应用领域80 3.15三聚氰胺氢溴酸盐80 3.15.1概述80 3.15.2三聚氰胺氢溴酸盐的合成方法81 3.15.3三聚氰胺氢溴酸盐的主要应用领域81 3.16全氟丁基磺酸钾81 3.16.1概述81 3.16.2全氟丁基磺酸钾的合成方法82 3.16.3全氟丁基磺酸钾的主要应用领域83 3.17得克隆阻燃剂83 3.17.1概述83 3.17.2得克隆的合成方法84 3.17.3得克隆的主要应用领域85 参考文献85 第4章 磷氮系阻燃剂 88 4.1磷氮系阻燃剂分类与概述88 4.1.1磷系阻燃剂的种类与特点88 4.1.2磷系阻燃剂的阻燃原理89 4.1.3红磷类阻燃剂89 4.1.4铵盐类化合物90 4.1.5磷酸酯化合物90 4.1.6磷杂菲化合物91 4.1.7聚磷腈化合物92 4.1.8次磷酸及其盐类化合物93 4.1.9三嗪或哌嗪成炭剂94 4.2红磷94 4.2.1概述94 4.2.2红磷的制备方法95 4.2.3红磷的主要应用领域96 4.3聚磷酸铵96 4.3.1概述96 4.3.2聚磷酸铵的合成方法97 4.3.3聚磷酸铵的表征97 4.3.4聚磷酸铵的改性研究98 4.3.5聚磷酸铵的主要应用领域100 4.4三聚氰胺磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐101 4.4.1概述101 4.4.2三聚氰胺磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐的合成方法102 4.4.3三聚氰胺磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐的表征103 4.4.4三聚氰胺磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐的主要应用领域104 4.5三聚氰胺氰尿酸盐106 4.5.1概述106 4.5.2三聚氰胺氰尿酸盐的合成方法107 4.5.3三聚氰胺氰尿酸盐的表征107 4.5.4三聚氰胺氰尿酸盐的阻燃机理108 4.5.5三聚氰胺氰尿酸盐的主要应用领域108 4.6焦磷酸哌嗪109 4.6.1概述109 4.6.2焦磷酸哌嗪的合成方法110 4.6.3焦磷酸哌嗪的主要应用领域111 4.7双酚A双（二苯基）磷酸酯112 4.7.1概述112 4.7.2双酚A双（二苯基）磷酸酯的合成方法112 4.7.3双酚A双（二苯基）磷酸酯的表征113 4.7.4双酚A双（二苯基）磷酸酯的主要应用领域114 4.8间苯二酚双（二苯基）磷酸酯116 4.8.1概述116 4.8.2间苯二酚双（二苯基）磷酸酯的合成方法116 4.8.3间苯二酚双（二苯基）磷酸酯的表征117 4.8.4间苯二酚双（二苯基）磷酸酯主要应用领域118 4.9三（2-氯乙基）磷酸酯119 4.9.1概述119 4.9.2三（2-氯乙基）磷酸酯的合成方法120 4.9.3三（2-氯乙基）磷酸酯的主要应用领域120 4.10磷酸三（1-氯-2-丙基）酯121 4.10.1概述121 4.10.2磷酸三（1-氯-2-丙基）酯的合成方法121 4.10.3磷酸三（1-氯-2-丙基）酯的表征122 4.10.4磷酸三（1-氯-2-丙基）酯的主要应用领域122 4.11磷酸三苯酯123 4.11.1概述123 4.11.2磷酸三苯酯的应用124 4.12双环笼状磷酸酯及其衍生物125 4.12.1双环笼状磷酸酯简介125 4.12.2双环笼状磷酸酯及其衍生物的合成方法126 4.12.3双环笼状磷酸酯及其衍生物的应用126 4.13磷杂菲化合物DOPO127 4.13.1概述127 4.13.2磷杂菲化合物的合成方法128 4.13.3磷杂菲化合物DOPO的表征128 4.13.4磷杂菲化合物DOPO的主要应用领域130 4.14典型的磷杂菲化合物DOPO衍生物130 4.14.110-（2，5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲-10-氧化物ODOPB130 4.14.2磷杂菲三嗪化合物TAD133 4.14.3磷杂菲化合物与羰基的加成产物136 4.14.4DOPO与双键发生加成反应的产物138 4.14.5DOPO与含碳氮三键的氰酸酯的加成产物139 4.14.6DOPO与异氰酸的加成产物139 4.14.7DOPO-Ph化合物的合成140 4.14.8DOPO的其他衍生物140 4.15聚磷腈化合物141 4.15.1概述141 4.15.2聚磷腈化合物的合成方法142 4.15.3聚磷腈化合物的表征143 4.15.4聚磷腈化合物的应用145 4.16烷基次膦酸盐147 4.16.1概述147 4.16.2烷基次膦酸盐的制备148 4.16.3二乙基次膦酸铝的表征149 4.16.4烷基次膦酸盐的应用技术149 4.172-羧乙基苯基次膦酸152 4.17.1概述152 4.17.22-羧乙基苯基次膦酸的制备153 4.17.32-羧乙基苯基次膦酸的主要应用领域154 4.18无机次磷酸盐154 4.18.1概述154 4.18.2无机次磷酸盐的制备154 4.18.3次磷酸铝的表征155 4.18.4无机次磷酸盐的应用技术156 4.19成炭剂156 4.19.1概述156 4.19.2成炭剂的分类157 4.19.3成炭剂的合成及表征160 4.19.4成炭剂的主要应用领域162 4.20化学膨胀型阻燃剂163 4.20.1膨胀型阻燃剂简介163 4.20.2化学膨胀型阻燃剂的组成163 4.20.3化学膨胀型阻燃剂的阻燃机理164 4.20.4典型化学膨胀型阻燃体系——聚磷酸铵/三嗪成炭剂体系164 4.20.5典型化学膨胀型阻燃体系——聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺体系166 4.20.6其他化学膨胀型阻燃体系167 4.20.7膨胀阻燃体系阻燃聚合物的研究168 4.20.8膨胀型阻燃剂的新技术174 4.20.9结语175 参考文献176 第5章 金属化合物阻燃剂192 5.1金属化合物简介192 5.2氧化锑和锑酸钠192 5.2.1概述192 5.2.2氧化锑和锑酸的制备方法193 5.2.3锑化合物的阻燃机理194 5.2.4氧化锑和锑酸的主要应用领域194 5.3硼酸锌195 5.3.1概述195 5.3.2硼酸锌的制备方法196 5.3.3硼酸锌的表征196 5.3.4水合硼酸锌的阻燃机理198 5.3.5硼酸锌的主要应用领域198 5.4氢氧化镁199 5.4.1金属氢氧化物简介199 5.4.2金属氢氧化物的阻燃机理200 5.4.3氢氧化镁简介200 5.4.4氢氧化镁的制备方法200 5.4.5氢氧化镁的表征201 5.4.6氢氧化镁的主要应用领域202 5.5氢氧化铝203 5.5.1概述203 5.5.2氢氧化铝的制备方法203 5.5.3氢氧化铝的表征204 5.5.4氢氧化铝的主要应用领域204 5.6氧化钼和钼酸铵205 5.6.1概述205 5.6.2氧化钼和钼酸铵的合成方法206 5.6.3氧化钼和钼酸铵的主要应用领域206 5.7水滑石207 5.7.1概述207 5.7.2水滑石的制备方法208 5.7.3水滑石的主要应用领域208 5.8水镁石209 5.8.1概述209 5.8.2水镁石的表面处理方法210 5.8.3水镁石的表征211 5.8.4水镁石的主要应用领域211 参考文献212 第6章 碳系和硅系阻燃剂215 6.1可膨胀石墨215 6.1.1概述215 6.1.2可膨胀石墨的制备方法216 6.1.3可膨胀石墨的应用领域217 6.2季戊四醇218 6.2.1概述218 6.2.2季戊四醇的制备方法219 6.2.3季戊四醇的主要应用领域219 6.3联枯220 6.3.1概述220 6.3.2联枯衍生物220 6.3.3联枯的应用220 6.4蒙脱土221 6.4.1概述221 6.4.2蒙脱土的改性制备222 6.4.3蒙脱土的应用领域223 6.5倍半硅氧烷化合物224 6.5.1概述224 6.5.2倍半硅氧烷的合成方法225 6.5.3八苯基倍半硅氧烷化合物的合成与表征227 6.5.4倍半硅氧烷的主要应用领域230 6.5.5倍半硅氧烷研究现状和展望231 参考文献231 第7章 阻燃聚烯烃238 7.1聚乙烯和聚丙烯238 7.1.1聚乙烯和聚丙烯阻燃的必要性238 7.1.2阻燃聚乙烯和聚丙烯的应用领域238 7.1.3聚乙烯、聚丙烯阻燃机理概述239 7.1.4溴系阻燃剂阻燃聚乙烯和聚丙烯240 7.1.5无卤阻燃剂阻燃聚乙烯和聚丙烯243 7.2聚苯乙烯253 7.2.1聚苯乙烯阻燃的必要性253 7.2.2阻燃聚苯乙烯的主要应用领域253 7.2.3溴系阻燃剂阻燃聚苯乙烯254 7.2.4膨胀石墨阻燃发泡聚苯乙烯255 7.2.5阻燃真金板257 7.3丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物257 7.3.1丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物阻燃的必要性257 7.3.2阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的主要应用领域258 7.3.3溴系阻燃剂阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物259 7.3.4无卤阻燃剂阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物260 7.4乙烯-乙酸乙烯酯共聚物261 7.4.1乙烯-乙酸乙烯酯共聚物阻燃的必要性261 7.4.2乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的主要应用领域262 7.4.3溴系阻燃剂阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物262 7.4.4无卤阻燃剂阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物263 参考文献266 第8章 阻燃工程塑料271 8.1聚对苯二甲酸乙二醇酯271 8.1.1聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃的必要性271 8.1.2阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯的主要应用领域271 8.1.3溴系阻燃剂阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯272 8.1.4无卤阻燃剂阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯273 8.2聚对苯二甲酸丁二醇酯277 8.2.1聚对苯二甲酸丁二醇酯阻燃的必要性277 8.2.2溴系阻燃剂阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯278 8.2.3无卤阻燃剂阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯279 8.3聚酰胺283 8.3.1聚酰胺阻燃的必要性283 8.3.2阻燃聚酰胺的主要应用领域284 8.3.3溴系阻燃剂阻燃聚酰胺285 8.3.4无卤阻燃剂阻燃聚酰胺286 8.4聚碳酸酯292 8.4.1聚碳酸酯阻燃的必要性292 8.4.2阻燃聚碳酸酯的主要应用领域293 8.4.3卤系阻燃剂阻燃聚碳酸酯293 8.4.4无卤阻燃剂阻燃聚碳酸酯294 参考文献301 第9章 阻燃热固性树脂308 9.1环氧树脂308 9.1.1环氧树脂阻燃的必要性308 9.1.2环氧树脂的阻燃方法308 9.1.3卤系阻燃剂阻燃环氧树脂309 9.1.4磷杂菲化合物阻燃环氧树脂310 9.1.5磷腈阻燃环氧树脂318 9.1.6磷/硅系阻燃环氧树脂319 9.1.7磷/硼阻燃环氧树脂323 9.1.8结语325 9.2硬质聚氨酯泡沫325 9.2.1聚氨酯阻燃的必要性325 9.2.2阻燃聚氨酯的主要应用领域325 9.2.3聚氨酯泡沫材料的阻燃机理327 9.2.4聚氨酯的阻燃方法327 9.2.5硬质聚氨酯泡沫的阻燃剂体系328 9.2.6二元阻燃体系331 9.2.7三元阻燃体系343 9.2.8四元阻燃体系——含磷杂菲的四元体系的快速自熄阻燃行为348 9.2.9软质聚氨酯泡沫材料阻燃研究现状350 9.3不饱和聚酯树脂356 9.3.1概述356 9.3.2不饱和聚酯树脂阻燃的必要性357 9.3.3溴系阻燃剂阻燃不饱和聚酯树脂357 9.3.4无卤阻燃剂阻燃不饱和聚酯树脂357 9.3.5展望360 9.4酚醛树脂360 9.4.1酚醛树脂阻燃的必要性360 9.4.2阻燃酚醛树脂的主要应用领域361 9.4.3酚醛树脂的阻燃方法361 9.5双马来酰亚胺树脂366 9.5.1双马来酰亚胺树脂阻燃的必要性366 9.5.2阻燃双马来酰亚胺树脂的主要应用领域366 9.5.3阻燃双马来酰亚胺树脂的研究进展367 参考文献369 第10章 其他阻燃材料380 10.1橡胶380 10.1.1橡胶阻燃的必要性380 10.1.2阻燃橡胶的主要应用领域381 10.1.3卤系阻燃剂阻燃橡胶的方法381 10.1.4无卤阻燃剂阻燃橡胶的方法381 10.2涂料383 10.2.1涂料阻燃的必要性383 10.2.2阻燃涂料的主要应用领域383 10.2.3非膨胀型阻燃涂料383 10.2.4膨胀型阻燃涂料384 10.3木材386 10.3.1木材阻燃的必要性386 10.3.2阻燃木材的主要应用领域387 10.3.3木材的阻燃机理387 10.3.4木材的阻燃方法388 10.3.5阻燃木材的制备与应用389 10.4纸张391 10.4.1纸张阻燃的必要性391 10.4.2纸张的阻燃机理391 10.4.3纸张的阻燃方法392 10.4.4纸张的阻燃体系393 参考文献394 第11章 阻燃性能测试仪器与方法397 11.1氧指数测定仪397 11.1.1氧指数测定仪介绍397 11.1.2氧指数测定法测试原理397 11.1.3氧指数测定仪测试方法398 11.1.4氧指数测定仪测试结果依据标准及结果判定方法399 11.1.5氧指数测定仪测试结果的分析举例400 11.2燃烧试验箱400 11.2.1燃烧试验箱介绍400 11.2.2燃烧试验箱测试原理401 11.2.3燃烧试验箱测试方法402 11.2.4燃烧试验箱测试结果依据标准及结果判定方法406 11.2.5燃烧试验箱测试结果的分析举例408 11.3锥形量热仪409 11.3.1锥形量热仪介绍409 11.3.2锥形量热仪测试原理413 11.3.3锥形量热仪测试方法414 11.3.4锥形量热仪测试结果依据标准416 11.3.5锥形量热仪测试结果的分析举例416 11.4微型量热仪418 11.4.1微型量热仪介绍418 11.4.2微型量热仪测试原理420 11.4.3微型量热仪测试方法420 11.4.4微型量热仪测试结果依据标准423 11.4.5微型量热仪测试结果的分析举例423 11.5烟密度试验箱424 11.5.1烟密度试验箱简介424 11.5.2烟密度试验箱测试原理425 11.5.3烟密度试验箱测试方法425 11.5.4烟密度试验箱测试结果依据标准426 11.5.5烟密度试验箱测试结果的分析举例426 11.6灼热丝试验机427 11.6.1灼热丝试验机介绍427 11.6.2灼热丝试验机测试原理429 11.6.3灼热丝试验机测试方法429 11.6.4灼热丝试验机测试结果依据标准及结果判定方法432 11.6.5灼热丝试验机测试结果的分析举例433 11.7漏电起痕试验仪433 11.7.1漏电起痕试验仪介绍433 11.7.2漏电起痕试验仪测试原理434 11.7.3漏电起痕试验仪测试方法435 11.7.4漏电起痕试验仪测试结果依据标准及结果判定方法437 11.7.5漏电起痕试验仪测试结果的分析举例438 参考文献438 第12章 阻燃材料与环境安全440 12.1阻燃材料环境安全的重要性和意义440 12.2阻燃材料环境安全性公约和法规441 12.3现存具有环境危害的阻燃剂444 12.3.1持久性有机污染物阻燃剂和含氯磷酸酯对水生生物的影响445 12.3.2持久性有机污染物阻燃剂对土壤中动物和植物的影响446 12.3.3持久性有机污染物阻燃剂对鸟类的影响446 12.3.4持久性有机污染物阻燃剂对哺乳动物的影响447 12.3.5持久性有机污染物阻燃剂的生物放大作用447 12.3.6持久性有机污染物阻燃剂对人类的危害449 12.3.7得克隆生物危害的相关研究结果450 12.4替代技术451 12.4.1十溴二苯醚的工业替代技术451 12.4.2六溴环十二烷的工业替代技术452 参考文献452