磷系阻燃剂与卤系、无机系并列为三大阻燃剂系列,磷系化合物的阻燃效果好,因为燃烧时生成的偏磷酸可聚合成稳定的多聚态,成为被燃烧塑料的保护层,能隔绝氧和被燃物的接触。除了磷酸酯类外,具有代表性的磷系阻燃剂有次磷酸铝,聚磷酸铵,二乙基次膦酸铝,MPP阻燃剂,红磷等。
磷系阻燃剂在分解过程中产生的磷酸还能促进塑料的炭化,当磷和卤共存时,效果会更好。因为两者反应生成卤化磷,如PBr3、PBrs等。卤化磷具有较大的蒸气密度,气体覆盖于火焰表面以隔绝氧气和稀释可燃物的浓度。同时生成的卤化氢又能捕捉燃烧反应生成的自由基。常用的磷系阻燃剂有:磷酸铵、磷酸三甲酚(TCP)、磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三氯乙酯(TCEP)、酸性磷酸酯、三(异丙苯基)磷酸酯、辛基二苯基磷酸酯、三(β-氯乙基)磷酸酯等,其中辛基二苯基磷酸酯已FDA认可,作为无毒阻燃剂应用于食品及医药包装。
磷酸酯类阻燃剂在透明度要求高的制品中用途十分广泛。如将三溴甲苯磷酸和三苯基锑并用于PE中,效果良好。双(2-氯乙基)乙烯基磷酸酯适用于MMA(甲基丙烯酸甲酯)。该阻燃剂不影响有机玻璃和不饱和聚酯的透明性。将其加入单体或预聚物中,在聚合时不会变色,是一种兼具光稳定性和耐水解性的阻燃剂。
加工方法,可分为在共聚时加入和纤维制造时加入两种。其中最重要的有多磷酸氨基甲酸酯、羟甲基磷酸脒脲、烷基酸性磷酸酯、脂肪酸膦酸酯、四羟甲基磷盐和膦丙酸酰胺等。纤维素用阻燃剂几乎都是磷化合物的衍生物,但从协同效应来看,在磷化合物中与含氮、氨基、酰胺基类氮的化合物并用比较多。聚酰胺纤维用的阻燃剂,要求阻燃剂的分子中含有磷、锑、卤、硼的产物。