聚碳酸酯(PC)是一種熱塑性工程塑料,具有優(yōu)良的力學(xué)性能,良好的耐熱性和耐低溫性,電性能穩(wěn)定,尺寸穩(wěn)定性好。然而, PC加工流動性較差,對缺口敏感,易應(yīng)力開裂,耐化學(xué)藥品性差,價格偏高,限制了其應(yīng)用范圍,相容型增韌劑ST-1可以解決問題。ABS也是一種熱塑性樹脂,具有較好的耐化學(xué)腐蝕性,良好的加工性。PC與ABS經(jīng)共混、擠出,制備成PC/ABS合金,可綜合兩者的優(yōu)良性能,一方面可提高ABS的耐熱性和拉伸強度;另一方面可降低PC的熔體粘度,改善加工性能,減少制品對應(yīng)力的敏感性并可降低成本。因此,PC/ABS合金在汽車、機械 、家電、計算機、通訊工具、辦公設(shè)備等行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。
近年來,為了滿足防火安全的特殊要求,PC/ABS合金的阻燃技術(shù)成為人們研究的熱點。尤其是歐盟RoHS及 WEEE指令的頒布更是限制了鹵系阻燃 PC/ABS合金在很多行業(yè)中的應(yīng)用。因此,研究開發(fā)PC/ABS合金專用高效環(huán)保型無鹵阻燃劑成為阻燃領(lǐng)域研究的焦點。
本文對近年來 PC/ABS合金無鹵阻燃的研究進展進行了綜述,并結(jié)合自己的工作經(jīng)驗對各阻燃體系進行了簡單的評價。
一、 無機阻燃劑
阻燃劑可分為無機和有機兩大類。其中無機阻燃劑包括金屬氧化物、硼酸鹽、無機磷等,具有低毒、低煙、價廉等優(yōu)點。
(1) 金屬氧化物
金屬氧化物阻燃劑主要是氫氧化鎂和氫氧化鋁),兩者均通過分解吸熱,生成水蒸氣稀釋可燃氣體而發(fā)揮阻燃效能。氫氧化鋁是問世最早的,目前國內(nèi)用量最多的無機阻燃劑。氫氧化鋁具有穩(wěn)定性好、無毒、不產(chǎn)生腐蝕性氣體、阻燃效果持久等特點,而且產(chǎn)品白度高。但氫氧化鋁在230左右開始脫水,隨著高聚物加工溫度的提高,氫氧化鋁發(fā)生分解,阻燃作用降低。而氫氧化鎂在350以上才發(fā)生脫水反應(yīng),其熱穩(wěn)定性和抑煙性能都明顯優(yōu)于氫氧化鋁,且氫氧化鎂的吸熱量比氫氧化鋁高17%。
無論是氫氧化鋁還是氫氧化鎂,開始脫水的溫度、最大吸熱峰都會因粒徑大小及分布、加熱條件及雜質(zhì)含量等不同而略有差異。因此,選用該類阻燃劑時,要根據(jù)聚合物基體材料加工溫度選擇合適的阻燃劑及其物性指標。
該類阻燃劑阻燃效率不高,添加量大,與材料相容性差,對材料的力學(xué)性能和耐熱性能影響較大。研究表明,粒徑越小,阻燃效果越好,對力學(xué)性能影響越小。粉體經(jīng)表面改性,也可以提高粉體與樹脂的相容性。所以,納米技術(shù)和表面改性技術(shù)是其研究的主要方向,
(2) 無機磷系阻燃劑
無機磷系阻燃劑主要包括紅磷、磷酸鹽和聚磷酸銨等。紅磷阻燃效果好,但易吸潮、氧化、粉塵易爆炸,對紅磷進行微膠囊化表面處理是當前最有效的解決方法。紅磷僅能用于阻燃深色或黑色制品,不能用于本質(zhì)阻燃,限制了使用范圍。
采用錐形量熱儀研究了紅磷阻燃PC/ABS合金的燃燒行為,結(jié)果表明紅磷的加人能使PC/ABS合金的平均熱釋放速率和平均有效燃燒熱降低。
二、 有機阻燃劑
應(yīng)用于 PC/ABS合金的有機阻燃劑主要有有機磷系阻燃劑和有機硅系阻燃劑等。
(1) 有機磷系阻燃劑
有機磷系阻燃劑主要是指磷酸酯類阻燃劑,它是PC/ABS合金無鹵阻燃劑 中最重要的品種之一,具有阻燃和增塑雙重功效。其阻燃機理為:一方面受熱分解產(chǎn)生磷酸、偏磷酸等,這類酸能催化含羥基化合物吸熱脫水成炭反應(yīng),使聚合物表面形成致密炭層;另一方面受熱產(chǎn)生 PO、可捕獲 H、HO、起到抑制燃燒反應(yīng)的作用。
有重要的應(yīng)用價值,最具代表性的磷酸酯是磷酸三苯酯(TPP)、間苯二酚-雙(磷酸二苯酯)(RDP)和雙酚A-雙(磷酸二苯酯)(BDP)。其中,TPP為片狀固體,但熔點低,下料口會搭橋,擠出時需嚴格控制加工溫度,否則損失較大。RDP和BDP為液體,加工過程中需用計量泵打入,尤其是BDP粘度較大,給加工帶來困難。實驗人員研究認為,對PC/ABS合金而言,TPP在氣相發(fā)揮阻燃作用,RDP主要在氣相發(fā)揮阻燃作用并也有凝固相阻