世界范圍內(nèi)生產(chǎn)的聚合物四分之一以上的用途都有特定的消防安全要求。工業(yè)試驗已充分證明：與傳統(tǒng)配方相比，以金屬次膦酸鹽為基礎(chǔ)的阻燃系統(tǒng)是一種非常好的選擇。
大多數(shù)聚合物相對都比較容易點燃，并且在著火時會產(chǎn)生大量的煙霧和熱量，這也是為什么在預(yù)防火災(zāi)保護措施方面，世界范圍內(nèi)的法律和工業(yè)條例都要求最高的安全標準。許多國際標準和技術(shù)法規(guī)都包括了對電子電氣設(shè)備及其塑料部件的要求。美國安全檢測實驗室公司（UL標準）和國際電工委員會（IEC）可提供世界領(lǐng)先的各種標準。國際法規(guī)的日益嚴格在IEC剛剛修訂的針對電視機和IT設(shè)備的消防安全條款上也有所體現(xiàn)，目的是讓這些設(shè)備在外部起火源的情況下也保證安全。最近的研究表明這一領(lǐng)域內(nèi)最高達20%的火災(zāi)事故都不是由設(shè)備本身引起的，而是由外來起火源造成，如蠟燭掉落。如果實施新的指令，則這些設(shè)備抵抗這類火焰必須超過3分鐘。
許多類具有完全不同化學(xué)性質(zhì)的材料都可以用作阻燃聚合物。這些材料都具有降低基體材料可燃性的能力，并且通常包含如溴、氯、磷、氮或硼分子作為活性元素。礦物阻燃劑，如氫氧化鋁或氫氧化鎂都得到廣泛使用。阻燃效果可以基于化學(xué)反應(yīng)和中止自由基反應(yīng)，也可以基于物理效應(yīng)，如燃燒氣體的稀釋和冷卻。由于含鹵素的阻燃劑可能對環(huán)境造成危害，一直成為爭議討論的主題。盡管含鹵素阻燃劑普遍具有較好的效果，但多家組織和協(xié)會都要求開發(fā)替代物，而原始設(shè)備制造商（OEMs）對無鹵素系統(tǒng)的要求也在顯著增加。另一方面礦物阻燃劑效果還不夠好。這種阻燃劑必須大量添加才能滿足消防安全分級的要求。這樣會大大降低材料的機械強度，影響設(shè)計的自由度和聚合物部件的重量。
機械強度好并具有最大的安全性
新一代阻燃劑的主要特性是低負荷下的高效及不含鹵素。目前基于金屬次膦酸鹽的阻燃劑已可商業(yè)購得，品牌名為Exolit OP（制造商：科萊恩Clariant）
位于德國Schoenau的弗瑞圣塔聚合物有限公司（Frisetta）已經(jīng)通過試驗確認了這種新產(chǎn)品的優(yōu)勢。這家中小型企業(yè)位于黑森林南部，是領(lǐng)先的高品質(zhì)聚酰胺粒料制造商，其材料主要應(yīng)用于電子和汽車行業(yè)。Exolit OP阻燃劑可應(yīng)用于聚酰胺基（PA6或PA66）玻璃纖維增強材料Frianyl，并已得到綜合測試。
除了阻燃性非常有效，其機械和電學(xué)性能也極其優(yōu)異（耐漏電痕跡指數(shù)CTI>500V）。圖2所示為玻璃纖維增強PA66化合物機械性能的變化。與標準化合物相比，含Exolit的化合物E模量稍高一些，增長率低一些，而抗沖強度幾乎一樣。
無鹵素產(chǎn)品也具有特別好的熱穩(wěn)定性（最高可耐350℃），在著火的情況下會發(fā)生固相反應(yīng)。這意味著可降低煙霧密度，不會再產(chǎn)生其他腐蝕性氣體。通過形成部分泡沫化的外層，熱發(fā)散速率也較低。即使壁厚薄至僅0.75mm，含Exolit OP阻燃劑的化合物也很容易達到UL94-V0耐燃級。
含次磷酸鹽的聚酰胺化合物在關(guān)鍵性的灼熱絲試驗中也獲得了極其優(yōu)異的測試結(jié)果。灼熱絲燃燒性指數(shù)（GWFI）達到960℃。灼熱絲起燃溫度（GWIT）是針對家用電器設(shè)備中塑料件制定的特殊測試標準。化合物也達到了這一標準所要求的耐溫775℃。
無毒理學(xué)顧慮
次膦酸鹽基產(chǎn)品具有令人印象深刻的低遷移性和滲出行為，可以滿足毒理學(xué)所有的重要要求。
該產(chǎn)品對水中有機物（魚、水蚤、細菌和藻類）影響極小，因此無需進行特別的標識和分類。即使次膦酸鹽被有機體吸收，該物質(zhì)也會很快被排泄，不會出現(xiàn)生物體內(nèi)的積聚。和大多數(shù)塑料添加劑一樣，次膦酸鹽的化學(xué)和生物性能相對也較穩(wěn)定，因此不容易降解。
生態(tài)足跡
Fraunhofer-Umsicht學(xué)院在一個研究項目中對這些產(chǎn)品的環(huán)境相容性進行了綜合評價。分析了許多參數(shù)，如加工和著火時排放物的形成、揮發(fā)性有機化合物、浸出阻力和燃燒產(chǎn)品的毒性，這里僅列舉最重要的幾點。考慮到所有這些性質(zhì)，Exolit OP可以獲得極高的排名，不僅僅是與傳統(tǒng)阻燃劑相比。Exolit OP符合眾所周知的所有生態(tài)標準。尤其是設(shè)備制造商遇到限制含鹵素阻燃劑使用的挑戰(zhàn)時，這種產(chǎn)品更具有極大的優(yōu)勢。
另一項研究證實了含次膦酸鹽化合物的可再生性能。這一系列測試以UL標準為基礎(chǔ)，使用復(fù)合材料（聚酰胺-PA， 聚對苯二甲酸丁二醇酯-PBT），試驗表明測試樣品的耐火特性即使在6次重新造粒后仍達到UL94-V0等級，并保持了良好的機械性能。因此生產(chǎn)廢料可以毫無困難地進行再次加工。
作為面向未來的系統(tǒng)，產(chǎn)品符合最新的歐盟指令“關(guān)于報廢電子電氣設(shè)備的指令”（WEEE，2002/96/EC）和“關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)的指令”（RoHS, 2002/95/EC）。后者禁止在印刷線路板（PWBs）中使用鉛，使得焊接時的操作溫度相比傳統(tǒng)加工方法要提高約30℃左右。因此聚合物和必需的阻燃劑都需要極好的熱穩(wěn)定性。含次膦酸鹽的配方即使在高溫下也不會起泡或褪色，這意味著可以生產(chǎn)具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的無鹵素印刷線路板。
相對傳統(tǒng)系統(tǒng)的另一選擇
考慮到產(chǎn)品的方方面面，相對傳統(tǒng)阻燃系統(tǒng)，以次膦酸鹽為基礎(chǔ)的阻燃系統(tǒng)提供了一個完美的替代選擇。這里的結(jié)果清楚表明了這一新材料的優(yōu)勢。提高電學(xué)性能、提高著色自由度、良好的機械性能、易于加工、優(yōu)異的性價比、可再生性能以及良好的生態(tài)和毒理學(xué)評價都是這一引領(lǐng)潮流的系統(tǒng)的標志。目前的應(yīng)用領(lǐng)域從PA和PBT制成的連接器和開關(guān)部件、剛性和柔性印刷線路板，防焊膜、焊錫掩蔽涂料到其他補充印刷線路板用途。現(xiàn)在它也開始應(yīng)用于ABS系統(tǒng)、夾具、汽車和電子行業(yè)的多種部件。Exolit OP產(chǎn)品在世界許多國家和地區(qū)都已經(jīng)注冊，因此使用毫無困難。
