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聚碳酸酯阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-11-10 15:07:50 |
聚碳酸酯本身具有一定的阻燃性，依據(jù)相對分子質(zhì)量及不同接枝情況，氧指數(shù)為21％--24％，阻燃性能達(dá)UL-94 V-2級，優(yōu)于普通塑料，聚碳酸酯雖然能自熄，但仍難以滿足某些應(yīng)用領(lǐng)域如電視機(jī)、電腦、打印機(jī)的機(jī)殼和組件、變壓器線圈、汽車部件、建筑材料等對聚碳酸酯阻燃性能的要求。此外，聚碳酸酯燃燒時滴落的熱熔體很易引起附近的材料著火。為此，必須對聚碳酸酯進(jìn)行阻燃改性，聚碳酸酯阻燃劑是聚碳酸酯最常用的添加劑之一。
目前聚碳酸酯常用的阻燃劑主要分為溴系、有機(jī)磷系、硅系、磺酸鹽系、硼系等。溴系阻燃劑因其對環(huán)境造成污染而逐漸被限制使用。磷系阻燃劑添加量大：一般為10％－30％，多數(shù)分解溫度比較低，易腐蝕模具，有些還會影響樹脂的沖擊強(qiáng)度，更甚者在較高溫度下會導(dǎo)致聚碳酸酯材料發(fā)黃，有機(jī)磷系阻燃劑一般多用于聚碳酸酯／ABS合金。有機(jī)硅化合物被認(rèn)為一類高效、無毒、低煙、環(huán)境友好性阻燃劑。但成本較高，常與其他阻燃劑復(fù)合使用。硼系阻燃劑阻燃效率不高，通常只有與聚硅氧烷并用才能達(dá)到較好的效果。
聚碳酸酯阻燃劑阻燃效率高，添加極少量即可使聚碳酸酯達(dá)UL 94 V-0級(3.2mm厚)，但要滿足更高的阻燃性能則需與其他阻燃劑復(fù)配使用。
目前工業(yè)中常用的聚碳酸酯阻燃劑主要有磷酸三苯酯、苯磺酰基苯磺酸鉀(KSS)、全氟丁基磺酸鉀（PPFBS）、2，4，5―三氯苯磺酸鈉(STB)。―般阻燃劑的阻燃機(jī)理可分為：1、氣相阻燃，即抑制在燃燒反應(yīng)中起鏈增長作用的自由基；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出可燃?xì)怏w；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。但磺酸鹽對聚碳酸酯的阻燃機(jī)理與上述不同，目前大多認(rèn)為燃燒時它能加快聚碳酸酯的成炭速率，促進(jìn)聚合物分子交聯(lián)。
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)產(chǎn)品最重要的指標(biāo)：白色片狀結(jié)晶體，含量≥99%，熔點≥48℃，酸值≤0.1，游離酚≤0.1%
原材料：以三氯氧磷、三氯化磷、苯酚。
屬于幾類危險品：以9類危險品出口。
包裝方式：凈重25KG/復(fù)合紙袋(內(nèi)襯黑色塑料袋)，一個小柜裝12.5噸。
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。
聚碳酸酯與聚碳酸酯/PPFBS的熱失重(TGA)譜圖可見在455℃-531℃間出現(xiàn)了一個尖峰，503℃時的質(zhì)量損失速率(MLR)約20％／min，純聚碳酸酯的TGA譜圖顯示此溫度下的MLR約9％／min，前者約為后者的兩倍。此外，添加PPFBS后的聚碳酸酯與純聚碳酸酯燃燒后的炭殘余量并無多大變化(500℃下聚碳酸酯的殘余量為40.1％，聚碳酸酯／PPFBS為43.6％，700℃兩者的炭殘余量均為21.5％)，但添加PPFBS后聚碳酸酯的氧指數(shù)從26.8％增大為37.5％。另外根據(jù)聚碳酸酯／PPFBS體系460.8℃及515.8℃下的FTIR譜圖，并與純聚碳酸酯的FTIR譜圖對比，得出結(jié)論為：PPFBS阻燃聚碳酸酯的作用為：1、促進(jìn)二氧化碳和水的釋放；2、促進(jìn)酚類物質(zhì)的生成；3、促進(jìn)芳香族與脂肪族化合物的產(chǎn)生，表明PPFBS具有提高聚碳酸酯的成炭速率的作用。
關(guān)于聚碳酸酯的交聯(lián)的研究。Brady利用裂解一色譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)發(fā)現(xiàn)磺酸鹽可以促進(jìn)生成異丙酚的二聚體(交聯(lián))，此反應(yīng)為堿性催化反應(yīng)。根據(jù)此機(jī)理，可認(rèn)為聚碳酸酯／PPFBS體系熱降解產(chǎn)生的堿性烷基氧化鉀有利于保持聚碳酸酯的交聯(lián)度。
Jameshines等從聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)出發(fā)探討了在磺酸鹽存在下聚碳酸酯的交聯(lián)過程。不同于一般聚酯(如PET、PBT)聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)使它具有一種特定的降解過程，即受熱后會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的重排，使得聚碳酸酯交聯(lián)。此外磺酸鹽受熱分解生成的二氧化硫?qū)@種重排具有促進(jìn)作用，從而促進(jìn)聚碳酸酯的交聯(lián)。在材料表面上成炭。阻止可燃?xì)怏w釋放以及熱的傳播。聚碳酸酯的少量交聯(lián)所減少的熱釋放就足以使材料阻燃性達(dá)到UL-94V-0級。此外，交聯(lián)作用還可有效抑制熔滴的形成。
聚碳酸酯中常用的磺酸鹽阻燃劑有KSS、PPFBS、STB。其中STB常用于阻燃不透明聚碳酸酯材料，其阻燃效果好。在聚碳酸酯中添加0.1％的STB，氧指數(shù)即可達(dá)25％~35％，阻燃級可達(dá)UL―94 V-0級。SIB也可與其他阻燃劑混合協(xié)同使用。當(dāng)單獨使用時，整個體系中鹵元素含量低于0.15％，在有些規(guī)定中被劃入無鹵材料內(nèi)。
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