发布日期:2014-11-20 浏览次数:1176
聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,其冲击强度及透光率高、尺寸稳定性好、易着色、耐老化,且具有优良的电绝缘性,但同时也存在着耐磨性差、加工流动性差等缺点。将PC与丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)共混制备PC/ABS复合材料可使各自组分的性能进行互补,提高材料的综合性能。PC及PC/ABS复合材料广泛应用于建筑材料、电子电器、汽车船舶行业,但其易燃性限制了它们的使用,因此有必要对PC和PC/ABS复合材料进行阻燃处理。
含卤阻燃剂由于阻燃效率高而应用广泛,在PC/ABS复合材料的阻燃中有较多的应用。但其存在一些显著的缺陷,即材料在燃烧过程中会产生较多的烟和有毒气体,对环境的影响非常大。随着人们环保和安全意识的增强,对环境友好性的要求越来越高,国际上也开始限制含卤阻燃剂的使用,相继出台了多部指令,使用无卤阻燃剂成为现今的潮流和趋势。在众多无卤阻燃剂中,硅系阻燃剂由于其阻燃效率高、环境友好等性能越来越受到人们的重视。
通过研究几种硅系PC发现,PC与聚硅氧烷的裂解产物发生了交联反应,生成了比较致密的炭化层,有效抑制了PC的热分解。与纯PC相比,硅系阻燃剂阻燃PC可在更大程度上脱水,这可能是由于PC的异构化反应引起的,而这种异构化加速了PC的交联和成炭。
硅系阻燃剂阻燃PC/ABS复合材料燃烧时,聚硅氧烷能从PC内部迁移至表面并在表面富集,形成表面被聚硅氧烷包裹的高分子梯度材料。当硅系阻燃剂阻燃PC/ABS复合材料燃烧时,会在复合材料表面生成一层硅系氧键或硅碳键的陶瓷类物质,该保护层隔氧绝热,既阻止了燃烧产生的物质向外溢出,又抑制了基材的热分解,从而达到阻燃、低烟、低毒的目的。
硅系阻燃剂主要包括无机二氧化硅类阻燃剂和有机硅聚合物。无机二氧化硅类阻燃剂主要包括白炭黑、硅灰石、云母、高岭土、蒙脱土和滑石粉等。添加滑石粉能使PC/PSBPBP的阻燃性能显著提高,添加质量分数为10%的滑石粉可使材料的极限氧指数(LOI)达到34%,阻燃级别达到UL 94 V–0级。通过将双酚A二苯基磷酸酯(S–BDP)、有机改性蒙脱土(OMMT)和PC熔融共混,制备了阻燃PC复合材料。OMMT均匀分散于PC中,且OMMT和S–BDP对PC具有协效阻燃的作用。添加质量分数2%的OMMT和6%的S–BDP,可以使PC复合材料的LOI达到27.6%,阻燃级别达到UL 94 V–0级。OMMT的引入能够显著提高复合材料的热氧化稳定性。
用于阻燃PC的通用聚硅氧烷常有线型及支链型两种,线型聚硅氧烷阻燃PC的冲击强度高,流动性、加工性及可回收性好,支链型聚硅氧烷与PC易交联成炭,阻燃性较高,且烟雾及有毒气体生成量较小。
含硅阻燃剂具有非常良好的阻燃效果。同时,当磷、硅共同作用时,两者能起到协同阻燃作用。其中在高温下,磷能催化促进炭的形成,硅则增加了炭层的热稳定性,从而达到协效阻燃的作用。
DOPO是一种磷杂菲类物质,结构中含有连苯环以及环状O=P—O键,其化学结构的稳定性优于一般未成环的有机磷酸酯,能够永久阻燃而不发生迁移,同时DOPO结构中存在非常活泼的P—H键,该键对于双键、羰基和环氧基等基团具有很高的活性。由于这些特点,DOPO常作为原料合成一些新型有机阻燃剂。
由于硅系阻燃剂阻燃PC,PC/ABS复合材料具有燃烧热值低,低烟、低毒,火焰传播速度慢等优点,越来越受到人们的重视和亲睐,其未来将有非常广阔的上升空间和发展潜力。提高硅系阻燃剂的应用可从以下几方面着手:
(1)开发新型硅系阻燃剂;
(2)通过共聚、接枝和交联反应开发硅系共聚物;(3)与磷氮类阻燃剂复配,发挥协效阻燃作用;
(4)对现有聚有机硅氧烷进行分子结构的修饰和改性。总之,硅系阻燃剂应用前景很广阔,是未来阻燃剂发展的趋势,硅系阻燃剂的发展为高分子材料的阻燃技术带来一条新的途径。
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