介绍
苯膦酸钠（Sodium Phenylphosphinate，简称 SBP，分子式 C₆H₆NaO₂P）具有独特的 P-H 键与苯基结构，常用于高效无卤阻燃剂合成。P-H 键则是阻燃过程中发挥作用的关键位点，可通过氧化、交联反应促进成炭，强化阻燃效果。常温下为白色结晶粉末。它可由苯膦酸和饱和氢氧化钠溶液发生中和反应得到。
图一 苯膦酸钠
应用
苯膦酸钠可以应用于合成铝苯基膦酸盐（BPA-Al）。向 SBP 水溶液中缓慢加入 0.33 mol 六水合氯化铝溶液，搅拌过程中发生配位反应，再过滤沉淀，经洗涤、真空干燥后，得到高纯度 BPA-Al，它是玻璃纤维增强聚酰胺 6（GFPA6）的高效阻燃组分，与其他阻燃剂协同使用可显著提升材料阻燃性能。与三聚氰胺焦磷酸盐（MPyP）复配使用时，展现出强烈的协同阻燃作用。当 GFPA6 中添加 10 wt% BPA-Al 与 20 wt% MPyP 时，材料阻燃等级达到 UL-94 V-2 级；进一步加入 3 wt% 钨酸钠（ST）后，阻燃等级提升至 UL-94 V-0 级，无滴落现象，棉芯不被引燃。含 SBP 衍生阻燃剂的 GFPA6 复合材料，峰值热释放速率（PHRR）从纯 GFPA6 的 461 kW/m² 降至 281 kW/m²，总热释放（THR）从 180 MJ/m² 降至 121 MJ/m²，火灾危险性显著降低。
图二 苯膦酸钠制备铝苯基膦酸盐的方程式
添加 BPA-Al/MPyP/ST 复合阻燃体系的 GFPA6，在氮气氛围下 700℃时成炭率达 48%，远高于纯 GFPA6 的 28.02%，炭层致密且连续，能有效阻隔热量与氧气传递。由于苯膦酸钠衍生的 BPA-Al 与 GFPA6 基体相容性良好，阻燃复合材料的拉伸强度、冲击强度仅轻微下降。
阻燃机制
苯膦酸钠衍生阻燃剂铝苯基膦酸盐的阻燃作用以凝聚相机制为主，在高温下分解，释放出苯基膦酸类物质，可催化 GFPA6 分子链发生交联、环化反应，促进形成致密的炭层。炭层作为物理屏障，能阻挡聚合物基质与火焰接触，减少可燃挥发物释放，同时抑制热量向内部传递，延缓聚合物降解。当与三聚氰胺焦磷酸盐（MPyP）复配时，MPyP 分解释放的三聚氰胺及其衍生物可与 BPA-Al 分解产物反应，生成 三聚氰胺苯基膦酸盐，兼具磷、氮阻燃特性。同时，MPyP 释放的氨气等惰性气体可稀释火焰区域的可燃气体浓度，发挥气相阻燃辅助作用。少量钨酸钠（ST）的加入可降低阻燃复合材料的热分解活化能（Eₐ），在转化度为 0.05 时，GFPA6 的 Eₐ从 173.7 kJ/mol 降至 120.5 kJ/mol，使成炭反应在更低温度下启动，提前形成有效炭层，缩短燃烧初期的热量释放[1]。
图三 苯膦酸钠衍生物阻燃图
参考文献
[1]Hua Z, Lin GP, Chen L, Wang YZ. Flame retardation of glass-fiber-reinforced polyamide 6 by combination of aluminum phenylphosphinate with melamine pyrophosphate [J]. Polymers Advanced Technologies, 2011, DOI: 10.1002/pat.1922.