浅述聚碳酸酯用磺酸盐阻燃剂研究进展

PC本身具有一定的阻燃性，依据相对分子质量及不同接枝情况，氧指数为21％--24％，阻燃性能达UL-94 V-2级，优于普通塑料，PC虽然能自熄，但仍难以满足某些应用领域如电视机、电脑、打印机的机壳和组件、变压器线圈、汽车部件、建筑材料等对PC阻燃性能的要求。此外，PC燃烧时滴落的热熔体很易引起附近的材料着火。为此，必须对PC进行阻燃改性。

目前PC常用的阻燃剂主要分为溴系、有机磷系、硅系、磺酸盐系、硼系等。溴系阻燃剂因其对环境造成污染而逐渐被限制使用。磷系阻燃剂添加量大：一般为10％－30％，多数分解温度比较低，易腐蚀模具，有些还会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多用于PC／ABS合金。有机硅化合物被认为一类高效、无毒、低烟、环境友好性阻燃剂。但成本较高，常与其他阻燃剂复合使用。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。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(3.2mm厚)，但要满足更高的阻燃性能则需与其他阻燃剂复配使用。

 早在20世纪70年代：通用电器及拜耳公司就申请了磺酸盐化合物用于PC的阻燃的专利。目前工业中常用的商品主要有苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾（PPFBS）、2,4,5―三氯苯磺酸钠(STB)。―般阻燃剂的阻燃机理可分为：

1、气相阻燃，即抑制在燃烧反应中起链增长作用的自由基；

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，目前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、STB。其中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。

在PC用的磺酸盐阻燃剂中：KSS使用较广泛，它不含卤素，环保经济。添加0.05％--0.1％即可使PC的氧指数从27％提高到37％左右，而且不会影响PC的透明性。不足之处是单独使用不能满足更高的阻燃要求，如不能使薄壁制件(厚度≤2．5mm)的阻燃性达到UL-94V-0级。实际应用时，常与聚硅氧烷复配使用，此外若同时再加入少量含氟聚合物可使材料阻燃性更佳，这可说明，其中PAPSQ为聚氨丙基／苯基倍半硅氧烷，PVDF为聚偏氟乙烯。从曲线可以看出少量KSS即可使PC氧指数明显增大，当添加量为0.1％时达最大值38.3％，之后呈下降趋势；d线显示，KSS与PAPSQ、PVDF复配阻燃PC氧指数有很大的提高，添加量0.2％时达38.9％。另外UL-94测试结果显示，0.05％0.2％的KSS可使3.2mm厚样条达UL-94 V―0级，但无论多大的添加量都无法l.6mm厚样条达UL-94 V-0级，而KSS与PAPSQ、PVDF复配阻燃PC的1.6mm厚样条可达UL-94 V-0级。可见磺酸盐与含氟聚合物以及硅氧烷并用于PC时具有良好的  协同阻燃效果。

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。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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