溴化环氧树脂阻燃剂性能和开发的历程
阻燃剂从狭义上来说是一种高分子材料的阻燃助剂,原来是易燃或可燃的高分子材料添加了这种阻燃助剂后可以成为阻燃材料。一般来说阻燃剂并不是一种最终产品,而是化工、轻工、电子电器、建筑或其它相关行业生产阻燃材料所用的工业原料,溴化环氧树脂阻燃剂是属于这种阻燃剂的范畴。阻燃材料不是助剂,从狭义上说是作为材料使用的高分子材料,阻燃材料可分为两类,一类本身就是阻燃材料,如聚氯乙烯,还有一类是因为添加了阻燃剂而成为阻燃材料,如添加了八溴醚和三氧化二锑的聚丙烯。
阻燃剂又可分为添加型和反应型两类。添加型阻燃剂是在高分子材料的后处理或成型加工中加入,一般不与高分子材料发生化学反应,如上面提到的八溴醚、三氧化二锑和聚丙烯。而典型的反应型阻燃剂是作为单体参加高分子材料的聚合反应,如在普通环氧树脂的聚合反应中用等摩尔的四溴双酚A替代一部分的双酚A生产作为阻燃材料的溴化环氧树脂,因此溴化环氧树脂阻燃材料实际上是一种加了反应型阻燃剂四溴双酚A的共聚环氧树脂。
现在再来解释溴化环氧树脂阻燃剂的概念就比较容易了,溴化环氧树脂阻燃剂是完全用四溴双酚A替代双酚A生产的溴化环氧树脂,其用途不是作为阻燃材料,而是作为阻燃材料的阻燃添加剂,特别是作为工程塑料的专用阻燃剂。
溴化环氧树脂阻燃剂和溴化环氧树脂阻燃材料这种概念上的区别最直接的反映是为阻燃元素的溴含量的差别。溴化环氧树脂阻燃剂的最小溴含量可根据结构式计算。
溴化环氧树脂阻燃剂按分子量分为低、中、高三大类,低分子量溴化环氧树脂阻燃剂主要是用在环氧树脂阻燃材料中,如印刷电路板中的敷铜板和阻燃灌封、灌堵材料,因此容易与溴化环氧树脂阻燃材料概念相混淆。中、高分子量的溴化环氧树脂阻燃剂主要是作为工程塑料的专用阻燃剂,其独特的性能用途有些是其它阻燃剂无法替代的,因此越来越受到阻燃领域的研究工作者和生产厂商的重视。在溴系阻燃剂中,虽然中、高分子量的溴化环氧树脂阻燃剂在溴含量上并不占优势(如通用型的十溴二苯醚阻燃剂溴含量高达83%),换言之是属于溴含量较低的一类,但却是一类新型的阻燃剂,它具有热稳定性高,热老化性能好,加工性能优异,表面不喷霜,耐紫外线性能好,不腐蚀等优点,耐紫外线性能是溴系阻燃剂中最好的,为目前用于工程塑料的理想阻燃剂。
阻燃工程塑料由于其加工和应用的特殊性,对阻燃剂有较高的要求,首先热稳定性要好,热分解温度要高于工程塑料的加工温度。其次相容性要好,不迁移,即不产生表面喷霜现象。第三最好能与工程塑料有相近的软化点和熔融粘度,即加工性能好。第四对被阻燃的工程塑料的强度影响小,一般来说没有熔点或软化点的填料型阻燃剂对材料的强度影响较大,因为存在着微观不均匀问题,而有机阻燃剂,特别是聚合物型有机阻燃剂对材料强度的影响较小。第五耐紫外线性能要好,因为这是溴系阻燃剂的一个薄弱环节。当然这些只是从对阻燃材料的加工和性能的影响角度看问题,从其它角度还有:透明性、添加量、成本、可再生使用、环境保护等等。
不是所有的溴系阻燃剂都能满足以上要求,脂肪族溴系阻燃剂由于热分解温度低于工程塑料的加工温度而无法作为工程塑料的阻燃剂,属于一票否决。半脂肪族半芳香族的溴系阻燃剂八溴醚虽然热稳定性已有改进,但其热分解温度仍然低于工程塑料的加工温度,同样属于一票否决。脂环族的六溴环十二烷也是如此。
芳香族的通用型阻燃剂十溴二苯醚虽然热分解温度足够高,溴含量也非常高,但它没有熔点也没有软化点,容易迁移,耐紫外线性能也不太好,所以并不是理想的工程塑料阻燃剂。相比之下,聚合物型芳香族溴系阻燃要比小分子型性能优越。因为一般相对而言,分子量大,热稳定性好,不容易产生迁移,熔体的粘度大,并且本身就具有一定的强度。
在生产原料方面,如果溴化聚苯乙烯不是采取聚苯乙烯溴化工艺,而是采取溴化苯乙烯聚合工艺,那么这三种聚合物型溴系阻燃剂在原料资源上就不如溴化环氧树脂阻燃剂。这并不是说无法生产溴化苯乙烯、五溴苄基苯或三溴苯酚,而是这三种原料缺少像四溴双酚A那样有印刷电路板这样强有力的电子、电器下游产品支撑,无法形成规模效益。
综上所述,溴化环氧树脂阻燃剂无论在性能上还是在合成工艺上都是有较大工业开发价值的新型阻燃剂。因此开发聚合物型阻燃剂是工程塑料阻燃剂的发展方向之一。
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