无卤PC/ABS阻燃合金研究进展过程

PC/ABS是一种重要的工程塑料合金,广泛应用于汽车、电子电气、办公和通讯设备等领域。近年来,为了满足在应用领域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。但随着科技的进步,对材料环境友好性的要求越来越高,传统的卤系阻燃带来的危害日益明显。

制备阻燃高分子材料常用的方法有添加型和反应型两种。目前国内外大都采用添加型阻燃技术,即阻燃剂以物理形式分散于PC/ABS合金中,具有工艺简便,原料来源广泛等优点,但同时会影响体系的力学性能等。

常用的无机阻燃剂有金属氧化物、硼化物(如硼酸锌)、无机磷系等,具有低毒、低烟或抑烟、低腐蚀、且价格低廉等优点。

目前,国内外研究和应用较多的金属氧化物阻燃剂主要是氢氧化镁(MDH)和氢氧化铝(ATH),两者的阻燃作用机理相似,均通过分解吸热,生成水蒸汽产生稀释作用而发挥阻燃效能。但它们对于PC/ABS合金的阻燃效率不高,添加量大,而且与材料相容性差,对材料的力学性能和耐热性能影响较大。对此类无机阻燃剂采用纳米技术和表面改性技术以提高阻燃性能及与材料的相容性是其研究的主要方向。

无机磷系阻燃剂主要包括红磷、磷酸盐和聚磷酸铵等,是较为常用的几种添加型阻燃剂。红磷是一种性能良好的阻燃剂,但易吸潮、氧化、粉尘易爆炸,因而其使用受到很大的限制,对红磷进行微胶囊化表面处理是有效的解决方法。

聚磷酸铵(APP)的PN阻燃元素含量高,热稳定性好,产品近乎中性,可单独或与其它阻燃剂配合使用。高温下,APP迅速分解成氨气和聚磷酸,氨气可以稀释气相中的氧气浓度,而聚磷酸可使聚合物脱水炭化,起阻止燃烧的作用。

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,产生的有害气体少,是近年来发展迅速的一种高性能阻燃剂。其阻燃机理一般认为同时在凝聚相和气相发挥作用,但以凝聚相为主。具体可解释为:一方面含磷有机化合物受热分解产生磷酸、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,有助于燃烧中断;另一方面阻燃剂受热产生PO,可捕获H、HO,起到抑制燃烧反应的作用。

随着纳米技术的发展,纳米材料在众多领域得到广泛应用。将由经超细、表面改性复合工艺制成的无机纳米材料与常规阻燃剂结合使用,利用纳米粒子本身具有的量子尺寸效应、表面效应来增强与聚合物基体的界面作用,可制得兼具良好阻燃性及物理力学性能的阻燃高分子材料。

结语

随着PC/ABS工程塑料合金市场需求量的不断扩大和人们对环境保护的日益重视,阻燃PC/ABS合金的开发已逐步向无卤环保化、高性能化、多功能化和系统化等方向发展。目前,磷系阻燃剂、硅系阻燃剂等无卤阻燃剂在PC/ABS合金中有着广阔的应用前景。但仍存在一些不足,如与材料的相容性不够理想,特别是冲击强度、阻燃性和加工性能的平衡,仍需要改进,某些阻燃剂成本较高等。因此,为满足阻燃和环保两方面的要求,如何进一步提高阻燃剂阻燃效果和合金综合性能,开发高效环保阻燃剂和功能性阻燃材料是当前研究的热点和重点。可以看出,纳米技术、微胶囊化技术、复配协同技术、表面改性技术、相容技术等阻燃剂研究开发新技术将得到不断发展。

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