阻燃成炭技术及防熔滴技术

关键词：防熔滴技术、阻燃成炭技术、PP防熔滴技术、ABS阻燃成炭剂

 

　　成炭技术是聚合物阻燃化的重要方法和途径之一。在阻燃剂的阻燃机理中，红磷、微胶囊化红磷(以下简称"微红")、磷酸酯、卤化磷酸酯等含磷阻燃剂在空气中受热后，均先氧化生成P205，继而生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸，它们可使一些含氧聚合物如环氧树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等成炭正离子脱水成炭。炭质层是不易燃的，它覆盖、围绕聚合物，隔绝空气中氧和火焰，起到阻燃作用。其它含硼阻燃剂如硼酸锌等以及一些可吸收电子的物质(路易斯酸类)如Sb203、FeCl3等，也基本上是按上述模式通过促进聚合物脱水而成炭、达到阻燃功效。在膨胀阻燃技术中谈到膨胀阻燃剂也是通过上述类似的反应历程脱水成炭，不过它是在可产生磷酸等物质的膨胀催化剂和喷气剂、成炭剂的联合作用下生成致密的多孔泡沫炭层的，它们又比一般脱水成炭的阻燃功效要高一些。

　　第二个使聚合物成炭、继而实现阻燃化的途径是接枝和交联成炭。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等皆可通过辐射交联或化学交联达到成炭效果;而聚苯乙烯则可通过化学交联，进行Friedel-Crafts反应而炭化。ABS树脂则可通过接枝形成共聚物，继而实现炭化。

　　大多数聚合物的自成炭性和成炭速率都不高，如表1-8所示。所以，要加一些成炭剂或炭促进剂去促使这些聚合物成炭，这就是聚合物成炭化的第三个途径。在聚烯烃(成炭性很低的典型)阻燃配方示例中，有一些配方加入季戊四醇等成炭剂，就是这个目的。

　　表1-8 主要塑料基体聚合物的成炭率和氧指数

 

　　注- 1)在氮气流下于700-800°0炭化，所剩残渣固体占原质量的百分数。

　　②炭层中碳质量与聚合物中含碳量之比

　　有人认为使炭化后的炭质层紧密固化形成网络结构是解决聚合物熔滴的关键问题，传统的防滴落物质是硅酸盐类如滑石粉、硅酸钙等。它们的防熔滴作用几乎全部是物理方面的，即增加熔体内的填充物，减少其流动性;而这些传统的防熔滴滴落物需要加人较大量才会起作用，这对聚合物的物理力学性能会产生较大的不利影响，因而限制了它们的应用。

　　目前的防熔滴滴落是从两方面入手：第一，选择一些聚合物，加入交联剂，使它能产生交联固化结构，形成紧密的炭层，阻止聚合物的熔体滴落。如阻燃PP配方中加人交联剂三烯丙基三异氰酸酯(TAIC)和过氧化二异丙苯(DCP)就是使聚丙烯产生交联固化结构， 从而防止PP熔融滴落的。第二，向阻燃体系加人成炭剂，或聚合物防滴落剂，如聚四氟乙烯(PTFE)等。