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聚碳酸酯無(wú)鹵高效阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-12-3 15:40:14 |
聚碳酸酯（PC）是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的高沖擊強(qiáng)度、透明性、尺寸穩(wěn)定性、熱變形溫度，有較寬的溫度使用范圍（-60℃~120℃），耐老化性好，有優(yōu)良的電絕緣性能等，因此被廣泛應(yīng)用于電子、電器、建筑、醫(yī)療器械、計(jì)算機(jī)、光學(xué)儀器、航天航空等領(lǐng)域，對(duì)聚碳酸酯無(wú)鹵高效阻燃劑的需求越來(lái)越大。
隨著汽車、電子電氣、通訊設(shè)備等行業(yè)的日益發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品塑料部件的阻燃性能要求越來(lái)越高，雖然PC本身具有一定阻燃性，能達(dá)到UL-94 V2級(jí)，優(yōu)于普通的熱塑性聚合物，但仍不能滿足某些領(lǐng)域?qū)C阻燃性能的要求，而且PC燃燒時(shí)滴落的熱熔體很容易引起附近材料著火，因此必須對(duì)PC進(jìn)行阻燃改性。
傳統(tǒng)的阻燃聚碳酸酯（PC）材料常用的是溴系阻燃劑，一般添加量不是很大就可以很好的使PC達(dá)到UL-94 V0的阻燃性能，而且阻燃PC的物理性能也較佳，但溴系阻燃劑因其對(duì)環(huán)境造成污染而逐漸被限制使用，而且鹵系阻燃劑裂解時(shí)產(chǎn)生的腐蝕性氣體易導(dǎo)致電子電氣設(shè)備關(guān)鍵部件的失靈等，給人們的生活安全等帶來(lái)極大的隱患，因此，隨著人們對(duì)阻燃高分子材料環(huán)保要求的越來(lái)越高，低鹵或無(wú)鹵、低毒、抑煙、高效化、多功能化已成為聚碳酸酯無(wú)鹵高效阻燃劑開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
目前無(wú)鹵阻燃劑已經(jīng)在阻燃PC中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。常用的聚碳酸酯無(wú)鹵高效阻燃劑主要有磷系、硼系、硅系、磺酸鹽系等，與溴系阻燃劑相比，聚碳酸酯無(wú)鹵高效阻燃劑均有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境及人類健康。
磷系阻燃劑添加量大，多數(shù)分解溫度比較低，對(duì)材料的力學(xué)性能影響比較大，而且易腐蝕模具，降低聚合物的加工性能，并且部分存在毒性物質(zhì)從塑料中滲出，而造成二次污染；硼系阻燃劑阻燃效率不高，通常只有通過(guò)復(fù)配才能達(dá)到較好的效果；有機(jī)硅系化合物被認(rèn)為是一類高效、低毒、環(huán)境友好型阻燃劑，但成本較高限制了它的使用，常與其他阻燃劑復(fù)合使用；磺酸鹽系阻燃劑阻燃效率高，添加量極少即可使PC達(dá)到UL-94 V0級(jí)（3.2mm），但要滿足更高的阻燃性能則需要與其他阻燃劑復(fù)配使用。
一般阻燃劑的阻燃機(jī)理可分為以下幾種：（1）、氣相阻燃，即抑制在燃燒反應(yīng)中起鏈增長(zhǎng)作用的自由基；（2）凝聚相阻燃，即在固相中終止聚合物的熱分解和阻止聚合物釋放可燃性氣體；（3）中斷熱交換，即將聚合物產(chǎn)生的熱量帶走而不反饋到聚合物上，使聚合物不再持續(xù)分解。而磺酸鹽對(duì)PC的阻燃機(jī)理與上述不同，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)介紹，大多數(shù)認(rèn)為在高溫下磺酸鹽能促進(jìn)PC的異構(gòu)化，并放出CO2和H2O等不燃物，異構(gòu)化能提高PC的交聯(lián)和加快成炭速率，在PC表面形成炭層，不燃?xì)怏w可稀釋可燃物，這都有助于PC的阻燃。此外，交聯(lián)作用還可以有效抑制熔滴的形成。
原輔材料：磺酸鹽阻燃劑A：AFR-01，無(wú)鹵無(wú)磷阻燃劑；磺酸鹽類阻燃劑B：AFR-02，無(wú)鹵無(wú)磷阻燃劑；硅系阻燃劑C；聚四氟乙烯（PTFE）D
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)生產(chǎn)工藝
三氯氧磷直接法（熱法）和三氯化磷間接法（冷法）。
（1）熱法 將苯酚溶解在吡啶和無(wú)水苯溶劑中，在不超過(guò)10℃以下，緩緩加入三氯氧磷，然后在回流濕度下反應(yīng)3-4h，冷卻至室溫后，反應(yīng)物經(jīng)水洗回收吡啶，用于燥硫酸鈉脫水，過(guò)濾除硫酸鈉，常壓下蒸餾回收苯；減壓蒸餾收集243-245℃/1.47KPa的餾分，經(jīng)冷卻、結(jié)晶、粉碎即得成品。
( 2 ）冷法 將苯酚溶解在吡啶和無(wú)水苯溶劑中，然后于40℃下滴加三氯化磷生成亞磷酸三苯酯，繼續(xù)在70℃下通入氯氣生成二氯代磷酸三苯酸，再于80℃下進(jìn)行水解生成磷酸三苯酯。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進(jìn)行減壓蒸餾得成品。精制方法：常含有苯酚、磷酸和酸性磷酸苯酯等雜質(zhì)。用乙醇或乙醇與溶劑汽油的混合液進(jìn)行重結(jié)晶精制。
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)主要用途:用作硝化纖維、醋酸纖維膜的阻燃性增塑劑、聚氯乙烯的增塑劑、粘膠纖維中的樟腦不燃性代用品。
設(shè)備及儀器：雙螺桿擠出機(jī)：TSE-40型/75型；注塑機(jī)：S900型；萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)：CMT6104型；擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)：ZBC1400-2型；水平垂直燃燒測(cè)試儀：ZF-3型。
將原輔材料與其它助劑按一定比例混合后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，粒料烘干后，采用注塑機(jī)制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，標(biāo)準(zhǔn)試樣成型后在溫度（23±2）℃，濕度（50±5）%的環(huán)境中放置24H后再按照測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試。
拉伸強(qiáng)度測(cè)試：按GB/T 1040-2006測(cè)試；彎曲強(qiáng)度測(cè)試：按GB/T 9341-2008測(cè)試；沖擊強(qiáng)度測(cè)試：按GB/T 1043-2008測(cè)試；燃燒性能測(cè)試：按UL-94標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，試樣測(cè)試厚度3.2mm、1.6mm。
不同磺酸鹽阻燃劑（A、B）的不同配比對(duì)阻燃PC的影響，可以看出：
（1）極低添加量的阻燃劑A（0.15）、B（0.2）都可使較厚的樣片（3.2mm）達(dá)到UL-94 V0的阻燃級(jí)別，阻燃效率極高，但對(duì)于薄壁制件效果不好。
（2）隨著阻燃劑用量的增加，阻燃的效果不是更好，而是阻燃效果更差。一般用量控制在A:0.1-0.2%，B:0.1-0.3%。
（3）因?yàn)樽枞紕┑奶砑恿繕O低，很好的保持了PC的性能，基本沒(méi)有太大改變。
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