Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2 Polymer Combustion and Flame Retardancy . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.1 FR Polymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.1.1 Gas-Phase FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.1.2 Endothermic FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.1.3 Solid-Phase FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.1.4 Intumescent FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3 Flame-Retardancy Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1 Cone Calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2 Limiting Oxygen Index (LOI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3 Underwriters Laboratory-94 (UL-94 V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4 Types of Flame Retardants Used for the Synthesis
of Flame-Retardant Polymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.1 Nitrogen-Based FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2 Nitrogen and Phosphorus-Based Salts as FRs . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.3 Phosphorus-Based FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3.1 DOPO-Based Phosphorus FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.3.2 Phosphorus-Based FRs with Different Oxidation
States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3.3 Phosphazene-Based FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.3.4 Phosphorus-Based Spiro Cyclic FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4 UV-Curable FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
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1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2 Polymer Combustion and Flame Retardancy . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.1 FR Polymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.1.1 Gas-Phase FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.1.2 Endothermic FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.1.3 Solid-Phase FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.1.4 Intumescent FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3 Flame-Retardancy Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1 Cone Calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2 Limiting Oxygen Index (LOI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3 Underwriters Laboratory-94 (UL-94 V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4 Types of Flame Retardants Used for the Synthesis
of Flame-Retardant Polymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.1 Nitrogen-Based FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2 Nitrogen and Phosphorus-Based Salts as FRs . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.3 Phosphorus-Based FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3.1 DOPO-Based Phosphorus FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.3.2 Phosphorus-Based FRs with Different Oxidation
States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3.3 Phosphazene-Based FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.3.4 Phosphorus-Based Spiro Cyclic FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4 UV-Curable FRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
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