聚碳酸酯(PC)是一种热塑性工程塑料,具有优良的力学性能,良好的耐热性和耐低温性,电性能稳定,尺寸稳定性好。然而, PC加工流动性较差,对缺口敏感,易应力开裂,耐化学药品性差,价格偏高,限制了其应用范围,相容型增韧剂ST-1可以解决问题。ABS也是一种热塑性树脂,具有较好的耐化学腐蚀性,良好的加工性。PC与ABS经共混、挤出,制备成PC/ABS合金,可综合两者的优良性能,一方面可提高ABS的耐热性和拉伸强度;另一方面可降低PC的熔体粘度,改善加工性能,减少制品对应力的敏感性并可降低成本。因此,PC/ABS合金在汽车、机械 、家电、计算机、通讯工具、办公设备等行业获得了广泛应用。
近年来,为了满足防火安全的特殊要求,PC/ABS合金的阻燃技术成为人们研究的热点。尤其是欧盟RoHS及 WEEE指令的颁布更是限制了卤系阻燃 PC/ABS合金在很多行业中的应用。因此,研究开发PC/ABS合金专用高效环保型无卤阻燃剂成为阻燃领域研究的焦点。
本文对近年来 PC/ABS合金无卤阻燃的研究进展进行了综述,并结合自己的工作经验对各阻燃体系进行了简单的评价。
一、 无机阻燃剂
阻燃剂可分为无机和有机两大类。其中无机阻燃剂包括金属氧化物、硼酸盐、无机磷等,具有低毒、低烟、价廉等优点。
(1) 金属氧化物
金属氧化物阻燃剂主要是氢氧化镁和氢氧化铝),两者均通过分解吸热,生成水蒸气稀释可燃气体而发挥阻燃效能。氢氧化铝是问世最早的,目前国内用量最多的无机阻燃剂。氢氧化铝具有稳定性好、无毒、不产生腐蚀性气体、阻燃效果持久等特点,而且产品白度高。但氢氧化铝在230左右开始脱水,随着高聚物加工温度的提高,氢氧化铝发生分解,阻燃作用降低。而氢氧化镁在350以上才发生脱水反应,其热稳定性和抑烟性能都明显优于氢氧化铝,且氢氧化镁的吸热量比氢氧化铝高17%。
无论是氢氧化铝还是氢氧化镁,开始脱水的温度、最大吸热峰都会因粒径大小及分布、加热条件及杂质含量等不同而略有差异。因此,选用该类阻燃剂时,要根据聚合物基体材料加工温度选择合适的阻燃剂及其物性指标。
该类阻燃剂阻燃效率不高,添加量大,与材料相容性差,对材料的力学性能和耐热性能影响较大。研究表明,粒径越小,阻燃效果越好,对力学性能影响越小。粉体经表面改性,也可以提高粉体与树脂的相容性。所以,纳米技术和表面改性技术是其研究的主要方向,
(2) 无机磷系阻燃剂
无机磷系阻燃剂主要包括红磷、磷酸盐和聚磷酸铵等。红磷阻燃效果好,但易吸潮、氧化、粉尘易爆炸,对红磷进行微胶囊化表面处理是当前最有效的解决方法。红磷仅能用于阻燃深色或黑色制品,不能用于本质阻燃,限制了使用范围。
采用锥形量热仪研究了红磷阻燃PC/ABS合金的燃烧行为,结果表明红磷的加人能使PC/ABS合金的平均热释放速率和平均有效燃烧热降低。
二、 有机阻燃剂
应用于 PC/ABS合金的有机阻燃剂主要有有机磷系阻燃剂和有机硅系阻燃剂等。
(1) 有机磷系阻燃剂
有机磷系阻燃剂主要是指磷酸酯类阻燃剂,它是PC/ABS合金无卤阻燃剂 中最重要的品种之一,具有阻燃和增塑双重功效。其阻燃机理为:一方面受热分解产生磷酸、偏磷酸等,这类酸能催化含羟基化合物吸热脱水成炭反应,使聚合物表面形成致密炭层;另一方面受热产生 PO、可捕获 H、HO、起到抑制燃烧反应的作用。
有重要的应用价值,最具代表性的磷酸酯是磷酸三苯酯(TPP)、间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP)和双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP)。其中,TPP为片状固体,但熔点低,下料口会搭桥,挤出时需严格控制加工温度,否则损失较大。RDP和BDP为液体,加工过程中需用计量泵打入,尤其是BDP粘度较大,给加工带来困难。实验人员研究认为,对PC/ABS合金而言,TPP在气相发挥阻燃作用,RDP主要在气相发挥阻燃作用并也有凝固相阻