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。黄磷是由白磷的部分氧化形成的黄色蜡状固体。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保护层，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保护膜；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。