聚碳酸酯（PC）用阻燃剂KSS分类及研究进展

关键词：二苯基砜磺酸盐(KSS)、芳香族磺酸盐(KSS)、苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾(PPFBS)、2，4，5-三氯苯磺酸钠（STB）、全氟丁基磺酸钾（R-2025）、PC透明无卤阻燃剂

 

PC（聚碳）本身有一定的阻燃防火性能，依据相对分子质量以及接枝不同，氧指数大约为21％--24％，阻燃性从防火级别上说能达UL-94 V-2级，高于普通塑料，虽然PC有自熄性，但仍很难满足某些应用领域，如电视机、电脑、打印机，手机，充电器的机壳及组件、变压器线圈、汽车部件、建筑材料等对PC阻燃性能的要求。另外，PC燃烧时滴落时很易引起附近的材料着火。因此，必须对PC防火性能进行改善。

目前PC常用的阻燃剂有无卤阻燃剂 和 有卤素阻燃剂之分

一）有卤阻燃剂有：十溴二苯乙烷，三嗪FR-1067又名FR-245，溴化环氧等

二）无卤阻燃剂有：磺酸盐类，有机磷系、硅系、硼系等。

  1. 而磺酸盐类，目前市场主要编号有FR-KSS,FR-5100或FR-2025,有添加量少，对PC物理机械性能影响小的特点。磺酸盐系阻燃剂阻燃效率高，添加极少量即可使PC达UL 94 V-0级(2.0mm厚)，但要满足更高的阻燃性能则需与其他阻燃剂复配使用。
  2.磷系阻燃剂添加量大：一般为6％－20％，多数熔点和分解温度较低，同时容易腐蚀模具，尤其影响树脂的冲击强度，更甚者在较高温度下会导致PC材料发黄，有机磷系阻燃剂一般我们建议用多用于PC／ABS，PPO/HIPS合金,还有丙烯酸涂料中使用。

  3.溴系阻燃剂添加量大，同时对物性影响也比较大，尤其是白色制品在高温下可能发生黄变。一般的含溴阻燃剂做不了透明制品，当然也有2支含溴阻燃剂也能做透明PC阻燃，那就是目前市场上的BC-52/58,防火效果特别好，但是物性影响比较大，另外成本相对较高。对于目前来说，含溴阻燃剂正被逐渐被限制使用。

  4.有机硅化合物一般被认为一类高效、无毒、低烟、环境友好性阻燃剂。目前开发出来的产品能达到很好的防火性能的很少，同时成本较高，可以作为与其他阻燃剂一起协效阻燃效果更好。总的来说是在开发阶段。

   5.硼系阻燃剂阻燃效率不高，通常只有与聚硅氧烷并用才能达到较好的效果。

1 PC用磺酸盐阻燃机理

目前工业中常用的商品主要有苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、PPFBS、2,4,5―三氯苯磺酸。

―般阻燃剂的阻燃机理可分为：

1、气相阻燃，即抑制在燃烧反应自由基链增长作用；

2、凝聚相阻燃，即在固相中终止聚合物的热分解和阻止聚合物释放出可燃气体；

3、中断热交换，即将聚合物产生的热量带走而不反馈到聚合物上，使聚合物不再持续分解。但磺酸盐对PC的阻燃机理与上述不同，大多认为燃烧时它能加快PC的成炭速率，促进聚合物分子交联。 

 PC中常用的磺酸盐阻燃剂有KSS、PPFBS(FR-5100)、STB。

STB常用于阻燃不透明PC材料，其阻燃效果好。在PC中添加0.1％的STB，氧指数即可达25％~35％，阻燃级可达UL―94 V-0级。SIB也可与其他阻燃剂混合协同使用。当单独使用时，整个体系中卤元素含量低于0.15％，在有些规定中被划入无卤材料内。   
PPFBS(FR-5100)的价格较高，实际应用中常以部分KSS代替PPFBS以降低成本。如在PC中加0.02％的PPFBS与0.3％的KSS可使材料达到UL-94 V―0级(2.0mm厚) 

  根据目前研究可以认为：

芳香族磺酸盐(KSS)有加快PC成炭和促进PC交联的作用，

硅氧烷有提高PC热稳定性以及促进炭形成的作用。

含氟聚合物(FR-PT201)有很好的抑制PC熔滴形成作用，

2.结语
在众多PC用阻燃剂中，磺酸盐系具有添加量少、效率高的优点，但它也存在一些缺陷，如在单独使用时不能满足一些特殊制品如薄壁制件的阻燃要求。从已发表的文献可以看出，添加一些协效剂如硅氧烷、含氟聚合物等可以进一步提高其在PC中的阻燃效果。因此，对磺酸盐系阻燃剂的复配技术的研究，将是今后的研发方向之―。

 

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