次膦酸鹽

世界範圍內生產的聚合物四分之一以上的用途都有特定的消防安全要求。工業試驗已充分證明：與傳統配方相比，以金屬次膦酸鹽為基礎的阻燃系統是一種非常好的選擇。
大多數聚合物相對都比較容易點燃，並且在著火時會產生大量的煙霧和熱量，這也是為什麼在預防火災保護措施方面，世界範圍內的法律和工業條例都要求最高的安全標準。許多國際標準和技術法規都包括了對電子電氣設備及其塑膠部件的要求。美國安全檢測實驗室公司（UL標準）和國際電工委員會（IEC）可提供世界領先的各種標準。國際法規的日益嚴格在IEC剛剛修訂的針對電視機和IT設備的消防安全條款上也有所體現，目的是讓這些設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域內最高達20%的火災事故都不是由設備本身引起的，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性質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，並且通常包含如溴、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。阻燃效果可以基於化學反應和中止自由基反應，也可以基於物理效應，如燃燒氣體的稀釋和冷卻。由於含鹵素的阻燃劑可能對環境造成危害，一直成為爭議討論的主題。儘管含鹵素阻燃劑普遍具有較好的效果，但多家組織和協會都要求開發替代物，而原始設備製造商（OEMs）對無鹵素系統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，影響設計的自由度和聚合物部件的重量。
機械強度好並具有最大的安全性
新一代阻燃劑的主要特性是低負荷下的高效及不含鹵素。目前基於金屬次膦酸鹽的阻燃劑已可商業購得，品牌名為ExolitOP（製造商：科萊恩Clariant）
位於德國Schoenau的弗瑞聖塔聚合物有限公司（Frisetta）已經通過試驗確認了這種新產品的優勢。這家中小型企業位於黑森林南部，是領先的高品質聚醯胺粒料製造商，其材料主要套用於電子和汽車行業。ExolitOP阻燃劑可套用於聚醯胺基（PA6或PA66）玻璃纖維增強材料Frianyl，並已得到綜合測試。
除了阻燃性非常有效，其機械和電學性能也極其優異（耐漏電痕跡指數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。
無鹵素產品也具有特別好的熱穩定性（最高可耐350℃），在著火的情況下會發生固相反應。這意味著可降低煙霧密度，不會再產生其他腐蝕性氣體。通過形成部分泡沫化的外層，熱發散速率也較低。即使壁厚薄至僅0.75mm，含ExolitOP阻燃劑的化合物也很容易達到UL94-V0耐燃級。
含次磷酸鹽的聚醯胺化合物在關鍵性的灼熱絲試驗中也獲得了極其優異的測試結果。灼熱絲燃燒性指數（GWFI）達到960℃。灼熱絲起燃溫度（GWIT）是針對家用電器設備中塑膠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℃。
無毒理學顧慮
次膦酸鹽基產品具有令人印象深刻的低遷移性和滲出行為，可以滿足毒理學所有的重要要求。
該產品對水中有機物（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，該物質也會很快被排泄，不會出現生物體內的積聚。和大多數塑膠添加劑一樣，次膦酸鹽的化學和生物性能相對也較穩定，因此不容易降解。
生態足跡
Fraunhofer-Umsicht學院在一個研究項目中對這些產品的環境相容性進行了綜合評價。分析了許多參數，如加工和著火時排放物的形成、揮發性有機化合物、浸出阻力和燃燒產品的毒性，這裡僅列舉最重要的幾點。考慮到所有這些性質，ExolitOP可以獲得極高的排名，不僅僅是與傳統阻燃劑相比。ExolitOP符合眾所周知的所有生態標準。尤其是設備製造商遇到限制含鹵素阻燃劑使用的挑戰時，這種產品更具有極大的優勢。
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，使用複合材料（聚醯胺-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次重新造粒後仍達到UL94-V0等級，並保持了良好的機械性能。因此生產廢料可以毫無困難地進行再次加工。
作為面向未來的系統，產品符合最新的歐盟指令“關於報廢電子電氣設備的指令”（WEEE，2002/96/EC）和“關於在電子電氣設備中限制使用某些有害物質的指令”（RoHS,2002/95/EC）。後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，這意味著可以生產具有高玻璃化轉變溫度的無鹵素印刷線路板。
相對傳統系統的另一選擇
考慮到產品的方方面面，相對傳統阻燃系統，以次膦酸鹽為基礎的阻燃系統提供了一個完美的替代選擇。這裡的結果清楚表明了這一新材料的優勢。提高電學性能、提高著色自由度、良好的機械性能、易於加工、優異的性價比、可再生性能以及良好的生態和毒理學評價都是這一引領潮流的系統的標誌。目前的套用領域從PA和PBT製成的連線器和開關部件、剛性和柔性印刷線路板，防焊膜、焊錫掩蔽塗料到其他補充印刷線路板用途。現在它也開始套用於ABS系統、夾具、汽車和電子行業的多種部件。ExolitOP產品在世界許多國家和地區都已經註冊，因此使用毫無困難。