實(shí)現(xiàn)聚碳酸酯PC阻燃又透明
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次發(fā)布日期：2021-07-21 10:54
聚碳酸酯PC是一種性能優(yōu)良、應(yīng)用廣泛的工程塑料。PC是一種無(wú)定形聚合物，具有極高的透明度，透光率可達(dá)89%，可以滿足很多對(duì)光學(xué)、顏色要求高的應(yīng)用場(chǎng)景，而且其本身具備一定的阻燃效果，可達(dá)到V-2級(jí)阻燃，是自熄型工程塑料。
然而，在一些應(yīng)用場(chǎng)景，需要達(dá)到1.6mm甚至0.8mm的V-0級(jí)阻燃，比如手機(jī)殼等電子產(chǎn)品，PC膜，PC板材等領(lǐng)域，而且還要保持PC的透明度，這就有一定的困難了！
目前PC用阻燃劑主要有磷酸酯類(lèi)，有機(jī)硅類(lèi)和磺酸鹽類(lèi)等。磷酸酯類(lèi)阻燃劑（如BDP，RDP）阻燃PC需要添加量大，且容易發(fā)生滴落，需要添加抗滴落劑，抗滴落劑則會(huì)嚴(yán)重影響PC的透明度。能夠保持PC高透明度的主要是磺酸鹽類(lèi)和有機(jī)硅類(lèi)阻燃劑。
一、磺酸鹽系阻燃劑
磺酸鹽阻燃劑屬于堿土金屬鹽，對(duì)PC制品的阻燃效率高，常用的品種主要有2，4，5-三氯苯磺酸鈉 (STB)、苯磺?；交撬徕?( KSS) 、全氟丁基磺酸鉀( PPFBS)。STB含有氯元素，多用于非透明PC體系中。磺酸鹽阻燃劑阻燃機(jī)理：磺酸鹽在300～500℃會(huì)降解產(chǎn)生能夠促進(jìn) PC交聯(lián)成炭的SO2氣體，這個(gè)溫度區(qū)間與PC的降解溫度相匹配，這種成炭交聯(lián)主要是通過(guò)促進(jìn) PC的異構(gòu)化和 Fries重排來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1、苯磺?；交撬徕?KSS)
KSS使用較廣泛，添加0.05%-0.1%即可使PC的氧指數(shù)從27％提高到37％左右，且不會(huì)影響PC的透明性。但是單獨(dú)使用不能使薄壁制件(厚度≤2.5mm)的阻燃性達(dá)到UL94 V-0級(jí)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)常與聚硅氧烷復(fù)配，若同時(shí)再加入少量含氟聚合物可使材料阻燃性更佳。
2、全氟丁基磺酸鉀(PFBS)
在PC中添加0.06%-0.1%的PFBS即可使PC達(dá)到UL94 V-0 (3.2mm)，但要達(dá)到1.6mm或者0.8mm的V-0級(jí)別仍有困難。為滿足更高的阻燃要求，通?？杉尤肷倭抗柩跬檫M(jìn)行復(fù)配。硅氧烷的用量為配方總量的0.02%-0.3%即可使1.6mm厚樣條阻燃性達(dá)到UL-94 V-0級(jí)。需注意的是PFBS用量若超過(guò)0.1%，不但不能提高PC的阻燃性能，而且會(huì)影響PC的透明性。
KSS相比于PFBS，可使PC具有更高的透明度，但是其阻燃效率更低，而且，兩者的添加量與阻燃效果都不是線性關(guān)系，并不是添加越多，阻燃效果越好。
目前，全氟丁基磺酸鉀進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格可達(dá)1000元/kg以上，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品價(jià)格一般＜500元/kg，主要質(zhì)量差別在于產(chǎn)品的穩(wěn)定性。國(guó)外供應(yīng)商主要有三菱，3M等企業(yè)，國(guó)內(nèi)則有近30家企業(yè)生產(chǎn)此產(chǎn)品。
硅系阻燃劑分為無(wú)機(jī)硅系和有機(jī)硅系，無(wú)機(jī)硅系阻燃劑對(duì)PC的韌性影響嚴(yán)重，使用較少。有機(jī)硅系阻燃劑主要是聚硅氧烷和聚硅氧烷衍生物。
硅系阻燃劑阻燃機(jī)理為∶硅系阻燃劑在高溫下易遷移到材料表面，形成—Si—O—或—Si—C—結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在材料表面能夠起到隔熱和阻燃的作用，同時(shí)這種多孔結(jié)構(gòu)能夠吸附燃燒過(guò)程中的煙和毒氣，具有低煙、低毒的效果；此外，硅系阻燃劑還有促進(jìn)成炭的作用。苯基硅氧烷除了能促進(jìn)PC的異構(gòu)化和 Fries重排而促進(jìn)成炭外，還會(huì)與Fries 重排生成的酚羥基反應(yīng)，生成含苯基的交聯(lián)成炭的醚結(jié)構(gòu)。
適用于PＣ阻燃的聚硅氧烷從結(jié)構(gòu)上可以分為線形和支鏈形2種，其中線形聚硅氧烷阻燃ＰC的流動(dòng)性好，沖擊強(qiáng)度高，加工性及可回收性好；支鏈形聚硅氧烷阻燃ＰＣ更容易交聯(lián)成炭，阻燃效果更好，且煙霧及有毒氣體生成量較小。
硅氧烷阻燃劑一般添加量為1.5-4wt%，可達(dá)到UL 94 V-0 （1.0-1.5 mm），可使PC的透光率保持在87%左右。大部分的硅系阻燃劑都是以物理添加的方式加入，這需要硅氧烷中苯基含量高，與PC相容性好；還有一種方式是在PC聚合過(guò)程中引入硅氧烷單體，形成PC－硅氧烷共聚物，即硅共聚PC。硅共聚PC不僅具有較好的阻燃性能，還具有很好的流動(dòng)性和低溫韌性。
